丨immutability模式如何利用不變性解決并發(fā)問題

實(shí)現(xiàn)一個具備不可變性的類，還是挺簡單的。將一個類所有的屬性都設(shè)置成nal的，并且只允許存在只讀方法，那么這個類基本上就具備不可變性了。更嚴(yán)格的做法是nal，也就是不允許繼承。因?yàn)樽宇惪梢愿采w父類的方法，有可能改變不可變性，所以推薦你在實(shí)際工作中，使用這種更嚴(yán)格的做法。JaaK里很多類都具備不可變性，只是由于它們的使用太簡單，最后反而被忽略了。例如經(jīng)常用到的g和Intoube的、屬性和方法，你會發(fā)現(xiàn)它們都嚴(yán)格遵守不可變類的三點(diǎn)要求：類和屬性都是nal的，所有方法均是只讀的?？吹竭@里你可能會疑惑，JavaString法也有類似字符替換操作，怎么能說所有方法都是只讀的呢？我們結(jié)合String的源代碼來解釋一下這個問題，下面的示例代碼源自Java1.8SDK，我略做了修改，僅保留了關(guān)鍵屬性value[]和rece()方法，你會發(fā)現(xiàn)：String這個類以及它的屬性value[]都是final的；而rece()方法的實(shí)現(xiàn)，就的確沒有修改value[]，而是將替換后的字符串作為返回值返回了。代碼publicfinalclassStringprivatefinalchar//字符替Stringrece(charcharnewChar)//無需替換，直接返回if(oldChar==return intlen=inti=-/*avoidgetfieldopcodechar[]val=//定位到需要替換的字符位while(++i<len)if(val[i]==oldChar) //未找到oldChar，無需替if(i>=len)return //創(chuàng)建一個buf[]，這是關(guān)//用來保存替換后的字charbuf[]=newfor(intj=0;j<i;j++)buf[j]= while(i<len)charc=buf[i]=(c==oldChar)newChar: //創(chuàng)建一個新的字符串//原字符串不會發(fā)生任何變r(jià)eturnnewString(buf, 41g創(chuàng)建一個新的不可變對象象的一個重要區(qū)別，可變對象往往是修改自己的屬性。Pattern）。利用享元模式可以減少創(chuàng)建對象的數(shù)量，從而減少內(nèi)存占用。Java里面Long、Integer、Short、Byte等這些基本數(shù)據(jù)類型的包裝類都用到了享元模式。下面我們就以Long這個類作為例子，看看它是如何利用享元模式來優(yōu)化對象的享元模式本質(zhì)上其實(shí)就是一個對象池，利用享元模式創(chuàng)建對象的邏輯也很簡單：創(chuàng)建之前，首先去對象池里看看是不是存在；如果已經(jīng)存在，就利用對象池里的對象；如果不存在，就會新創(chuàng)建一個對象，并且把這個新創(chuàng)建出來的對象放進(jìn)對象池里。Long這個類并沒有照搬享元模式，Long內(nèi)部了一個靜態(tài)的對象池，僅緩存[-128,127]之間的數(shù)字，這個對象池在JVM啟動的時(shí)候就創(chuàng)建好了，而且這個對象池一都不會變化，也就是說它是靜態(tài)的。之所以采用這樣的設(shè)計(jì)，是因?yàn)長ong這個對象的狀共有264種，實(shí)在太多，不宜全部緩存，而[-128,127]之間的數(shù)字利用率最高。下面的示例代碼出自Java1.8，valueOf()方法就用到了LongCache這個緩存，你可以結(jié)合著來加代碼LongvalueOf(longl)finalintoffset=//[-128,127]直接的數(shù)字做了緩if(l>=-128&&l<=127)return.cache[(int)l+ returnnew9//緩存，等價(jià)于對象//僅緩存[-128,127]直接的數(shù)staticclassLongCachestaticfinalLong=newLong[-(-128)+127+staticfor(inti=0;i<cache.length;cache[i]=newLong(i-}}前面我們在《13|理論基礎(chǔ)模塊熱點(diǎn)問題答疑》中提到“Integer和String類型的對象不模式，這會導(dǎo)致看上去私有的鎖，其實(shí)是共有的。例如在下面代碼中，本意是A用鎖al，B用鎖bl，各自管理各自的，互不影響。但實(shí)際上al和bl是一個對象，結(jié)果A和B共用代碼classALongpublicvoidsynchronized(al)//省略代碼無 8classBLongpublicsetBY(){synchronized(bl)//省略代碼無}}}使用Immutability在使用Immutability模式的時(shí)候，需要注意以對象的所有屬性都是final的，并不能保證不可變不可變對象也需要正確發(fā)Java言中，final飾的屬性一旦被賦值，就不可以再修改，但是如果屬性的類型是普通對象，那么這個普通對象的屬性是可以被修改的。例如下面的代碼中，Bar的屬性foo雖然是final的，依然可以通過setAge()方法來設(shè)置foo的屬性age。所以，在使用Immutability模式的時(shí)候一定要確認(rèn)保持不變性的邊界在哪里，是否要求屬性對象也具備代碼classintint45finalclassBar6finalFoo7voidsetAge(int89}}著這些不可變對象的對象就是線程安全的。例如在下面的代碼中，F(xiàn)oo具備不可變性，線程安全，但是類Bar并不是線程安全的，類Bar中持有對Foo的foo，對這個的修改在多線程中并不能保證可見性和原子性代//Foo線程finalclassfinalintfinalint5//Bar線程不安classBar8Foo9voidsetFoo(Foo}}如果你的程序僅僅需要foo保持可見性，無需保證原子性，那么可以將foo為volatile變量，這樣就能保證可見性。如果你的程序需要保證原子性，那么可以通過原子類決了不可變對象的原子性問題。代碼publicclassSafeWMclassfinalintfinalintWMRange(intupper,int//省略構(gòu)造函數(shù)實(shí)} finalrf=newnew //設(shè)置庫存上voidsetUpper(intWMRangeor=//檢查參if(v<thrownew WMRangenr=WMRange(v, pareAndSet(or, 28利用Immutability模式解決并發(fā)問題，也許你覺得有點(diǎn)陌生，其實(shí)你天天都在享受它的戰(zhàn)果。Java語言里面的String和Long、Integer、Double等基礎(chǔ)類型的包裝類都具備不可變性，這些對象的線程安全性都是靠不可變性來保證的。Immutability模式是最簡單的解決并發(fā)問題的方法，建議當(dāng)你試圖解決一個并發(fā)問題時(shí)，可以首先嘗試一下Immutability具備不變性的對象，只有一種狀態(tài)，這個狀態(tài)由對象內(nèi)部所有的不變屬性共同決定。其實(shí)還有一種更簡單的不變性對象，那就是無狀態(tài)狀態(tài)的對象，你可能還聽無狀態(tài)的服務(wù)、無狀態(tài)的協(xié)議等等。無狀態(tài)有很多好處，最核心的一點(diǎn)就是性能。在多線程領(lǐng)域，無狀態(tài)對象沒有線程安全問題，無需同步處理，自然性能很好；在分布式領(lǐng)域，無狀態(tài)意味著可以無限地水平擴(kuò)展，所以分布式領(lǐng)域里面性能的瓶頸一定不是出在無狀態(tài)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。下面的示例代碼中，Account屬性是final，并且只有g(shù)et法，那這個類是不是具代碼1publicfinalclass2private3StringBuffer4publicAccount(String5this.user6new7}89publicStringBufferreturn}publicStringreturn}} 科技所有 不 售賣。頁面已增加防盜追蹤，將依 其上一 27|并發(fā)工具類模塊熱點(diǎn)問題答下一 29|Copy-on-Write模式：不是延時(shí)策略的言精選留言言 18final讀的",類的屬性如果是型,該屬性對應(yīng)的類也需要滿足不可變類的條件,且不能提供修改展張?zhí)?榣山樵客 4這段代碼應(yīng)該是線程安全的，但它不是不可變模式。StringBuffer只是字段不可變，值展作者回復(fù):對象正在輸 final 1//Foo線程安全 Foo{finalintfinalint展炎 展作者回復(fù):感謝一路相伴 1不是不可變的，user展陳華 展 炎 staticclassLongCache{…展 finalStringBufferStingBuffer是類型，當(dāng)我們說它finalStingBufferuser不可變時(shí)，實(shí)際上說的是它useruser對象，通過subappend展作者回復(fù):易兒 publicfinalclassTestpublicstaticvoidmain(String[]args)Accoun