对象的组合

我们并不希望对每一次内存访问都要进行分析来确保程序是线程安全的，而是希望将一些现有的线程安全组件组合为更大规模的组件或者程序。

一、设计线程安全的类

1.在设计线程安全类的过程中，需要包含三个基本元素：（1）找出构建对象状态的所有变量（2）找出约束状态变量的不变性条件（3）建立对象状态的并发访问管理策略

2.要分析对象的状态，首先从对象的域开始。如果对象中的所有的域都是基本变量，则这些域构成对象的全部的状态；如果对象的域中引用了其他对象，那么该对象的状态将包含被引用对象的域。

3.同步策略：定义了如何在不违背对象不变性条件或后验条件的情况下对其状态的访问操作进行协同。同步策略规定了如何将不可变形、线程封闭和加锁机制结合起来维护线程安全性，还规定了哪些变量由哪些锁来保护。

4.要确保类的线程安全性，就需要确保它的不变性条件不会在并发访问的情况下被破坏。对象和变量都有一个状态空间，状态空间越小越容易判断线程的状态。许多类中都定义了一些不可变条件，比如变量必须大于0，同样在操作中还包含一些后验条件来判断状态的变换是否有效，比如value++，value当前值是12，则下一个状态一定就是13，当下一个状态依赖于当中前状态时，则这个操作一定是复合操作。（并非所有的操作都会在状态转换中添加限制）。设计多个变量的不变性条件，这些相关变量必须在单个原子中操作。

5.由于不变性条件以及后验条件在状态转换上添加的约束，因此就需要额外的同步和封装。如果某些状态是无效的，则必须对底层状态变量进行封装，否则程序会使对象处于无效状态，如果在某个操作中存在无效的状态变换，则该操作必须是原子的。如果在一个不变性条件中包含多个变量，则在执行任何访问相关变量的操作时，必须持有保护这些变量的锁。

6.类的不变性条件和后验条件约束了在对象上哪些状态及状态转换是有效的，同样在某些对象的方法中还包含一些状态的先验条件，比如，不能在空队列中删除一个元素，在删除之前需要先判断队列是否为非空。如果某个操作中包含基于状态的先验条件，则这个操作就称为是依赖状态的操作。在单线程中如果不满足先验条件，则只能失败，但是并发程序中，先验条件可能由其他线程的执行变为真，并发程序中一定要等到先验条件变为真以后再执行