Java并发编程实战笔记(3)-对象的组合

最新推荐文章于 2021-02-23 21:10:14 发布

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本文探讨了如何设计线程安全的类，包括共享、可变性和同步机制的基本要素，介绍了依赖状态的操作、Java监视器模式及客户端加锁机制等核心概念。

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之前的介绍都是从内存的角度去确保程序是线程安全的，本节主要介绍将现有的线程安全组件组合成更大规模的组件或程序。

设计线程安全的类

设计线程安全类的三个基本要素：共享、可变、同步机制 - 找出构成对象状态的所有变量：如果对象的域引用了其他对象，那么该对象的状态将包含被引用对象的域。 - 变量是否共享？找出约束状态变量的不变性条件？ - 建立对象状态的并发访问管理策略（简单的说就是同步机制）：在开发中最好能形成正式文档

依赖状态的操作

某些对象的方法中包含基于状态的先验条件，比如在删除元素的时候判断队列是否非空; 可以通过现有库中的类（阻塞队列或信号量）来实现依赖状态的行为。

Java监视器模式

监视器模式与设计模式中的监视器模式有区别: 把对象的所有可变状态封装起来，并由对象自己的内置锁来保护。Vector和Hashtable这些容器安全类使用的就是这种模式。

私有锁: 私有的对象锁可以将锁封装起来，使客户代码无法得到锁，除非通过公有方法doSomething访问锁，参与到同步策略中来。 ``` class Demo{ private final Object obj = new Object();

public void doSomething(){
    sychronized(obj){

    }
}

} ```

线程安全性的委托

委托是创建线程安全类的一个最有效的策略：只需让现有的线程安全类管理所有的状态即可。 - 委托给单个状态变量：线程安全类 or 不可变对象 - 委托给多个状态变量，只要彼此独立没有关联 - CopyOnWriteArrayList 是一个线程安全的链表，特别适用于管理监听器列表 - 如果某个类含有复合操作，仅靠委托不安全，要提供自己的加锁机制

为现有的线程安全类添加功能

修改源代码：比较难，需要理解同步策略，才能和设计保持一致
扩展类：继承安全类，（如果底层的类修改了同步策略，那么子类将会被破坏）
客户端加锁机制
使用组合的方式(推荐)

客户端加锁机制：

错误的代码，因为对链表操作虽然声明了 sychronized，但却使用了不同的锁， putIfAbsent相对于List的其他操作并不是原子的，在执行putIfAbsent方法时，其他线程可能会修改list。 ``` class Demo{ list = Collections.synchronizedList(new ArrayList );

sychronized boolean putIfAbsent(E x){
    boolean absent = !list.contains(x);
    if(absent){
        list.add(x);
    }
    return list;
}

} ```

客户端加锁是指：使用某个对象X的客户端代码，使用X本身用于保护其状态的锁来保护这段客户代码。 ``` boolean putIfAbsent(E x){ sychronized(list){

    boolean absent = !list.contains(x);
    if(absent){
        list.add(x);
    }
    return list;
}

} ```

风险：

通过添加原子操作来扩展类是脆弱的：将类的加锁代码分布到多个类中
客户端加锁更加脆弱，将类C的加锁代码放到与类C完全无关的客户端代码中
两者都会破坏同步策略的封装性

组合： 统一使用ImporvedList 的锁 ``` class ImporvedList implements List {

private final List