Java并发编程实战第一部分基础知识（三）对象的组合

Myth丶恋晨 2024-04-18 19:39 63阅读 0赞

# 对象的组合 #

不希望每一次内存访问都进行分析以确保线程是线程安全的，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程序。

## 设计线程安全的类 ##

在设计线程安全类的过程中，需要包含以下三个基本要素：

1.  找出构成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。

要分析对象的状态，首先从对象的域开始。如果对象中所有的域都是基本类型的变量，那么这些域将构成对象的全部状态。

如下代码，使用Java监视器模式的线程安全计数器

public class Counter {
        private long value = 0;
        public synchronized long getValue(){
            return value;
        }
        public synchronized long increment(){
            if (value == Long.MAX_VALUE)
                throw new IllegalStateException("counter overflow");
            return ++value;
        }
    }

在该代码中，Counter中只有一个域value，因此这个value就是Counter的全部状态。

要确保类的线程安全性，就需要确保它的不变性条件不会再并发访问的情况下被破坏，这就需要对其状态进行推断。对象与变量都有一个状态空间，即所有可能的取值。状态空间越小，越容易判断线程的状态。final类型的域使用得越多，就越能简化对象可能状态得分析过程。

为了防止多线程在并发访问同一个对象时产生得相互干扰，这些对象应该要么是线程安全的对象，要么是事实不可变的对象，或者由锁来保护的对象。

## 实例封闭 ##

如果某对象不是线程安全的，那么可以通过多种技术使其在多线程程序中安全地使用。你可以确保该对象只能由单个线程访问（线程封闭），或通过一个锁来保护对该对象地所有访问。

将数据封装在对象内部，可以将数据地访问限制在对象地方法上，从而更容易确保线程在访问数据时总能持有正确地锁。

被封闭对象一定不能超出它们既定地作用域。对象可以封闭在类地一个实例（作为类的一个私有成员）中，或者封闭在某个作用域内（作为一个局部变量），再或者封闭在线程内（在某个线程中将对象从一个方法传递到另一个方法，而不是在多个线程之间共享该对象）。

如下代码，PersonSet的状态由HashSet来管理的，而HashSet是非线程安全的。由于myset是私有的且不会逸出，因此HashSet被封闭在PersonSet中。唯一能访问的mySet的代码路径是addPerson域containsPerson，在执行它们时都要获取PersonSet的锁。PersonSet的状态完全由它的内置锁保护，因此PersonSet是一个线程安全的类。

import java.util.HashSet;
    import java.util.Set;
    
    /**
     * 通过线程封闭机制来确保线程安全
     */
    public class PersonSet {
        private final Set<Person> mySet = new HashSet<Person>();
    
        public synchronized void addPerson(Person p){
            mySet.add(p);
        }
        public synchronized boolean containsPerson(Person p){
            return mySet.contains(p);
        }
    }
    
    /**
     * 如果Person类是可变得，那么从PersonSet中获得的Person对象时，还需要额外的同步。
     * 要想安全的使用Person，方法就是让Person成为一个线程安全的类。
     * 也可以使用锁来保护Person对象，确保访问之前已获得正确的锁
     */
    class Person{
    }

实例封闭是构成线程安全类的一个最简单方式，它还使得在锁策略的选择上拥有了更多的灵活性。

封闭机制更易于构造线程安全的类，因为当封闭类的状态时，在分析类的线程安全性时就无须检查整个程序。

通过一个私有锁来保护状态，如下代码

public class PrivateLock {
        private final Object myLock = new Object();
        //@GuardedBy("muLock") Method method;
        void someMethod(){
            synchronized (myLock){
                //修改Method的状态
            }
        }
    }

**车辆追踪（监视器模式）**  
实战详情查看 https://www.cnblogs.com/blueSkyline/p/9096725.html