对象的组合
4.1 设计线程安全的类
在设计线程安全类的过程中,需要包含一下三个基本要素:
- 找出构成对象状态的所有变量。
- 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。
4.1.1 收集同步需求
如果不了解对象的不变性与厚颜条件,那么就不能确保线程安全性。要满足在状态变量的有效值或状态转换上的各种约束条件,就需要结组于原子性和封装性。
4.1.2 依赖状态的操作
4.13 状态的所有权
4.2 实例封闭
将数据封闭在对象内部,可以将数据的访问限制在对象的方法上,从而更加容易确保在访问数据时总能持有正确的锁。
封闭机制更加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需检查整个程序。
4.2.1 Java监视器模式
通过一个私有锁来保护状态
public class PrivateLock {
private final Object myLock = new Object();
@GuardedBy("myLock") Widget widget;
void someMethod() {
synchronized(myLock) {
// 访问或修改Widget的状态
}
}
}
4.2.2 实例:车辆追踪
4.3 线程安全性的委托
4.3.1 示例:基于委托的车辆跟踪器
4.3.2 独立的状态变量
4.3.3 当委托失效时
如果一个类时由多个独立且线程安全的状态变量组成,并且在所有的操作中都不包含无效状态转换,那么可以将线程安全性安全性委托给底层的状态变量。
如果一个状态变量是线程安全的,并且没有任何不变性条件来约束它的值,在变量的操作上也不存在任何不允许的状态转换,那么就可以说安全地发布这个变量。
4.4 在现有的线程安全类中添加功能
扩展Vector并增加一个”若没有则添加”方法
@TheadSafe
public class BetterVector<E> extends Vector<E> {
public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
boolean absent = !contains(x);
if(absent) {
add(x)
}
return absent;
}
}
“扩展”方法比直接将代码添加到类中更加脆弱,因为现在的同步策略实现被分布到多个单独维护的源代码文件中。
4.4.1 客户端加锁机制
非现象安全的”若没有则添加”(不要这么做)
@NotThreadSafe
public class ListHelper<E> {
public List<E> list = Colletions.synchronizedList(new ArrayList<E>());
pblic synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
boolean absent = list.contains(x);
if(absent)
list.add(x);
return absent;
}
}
ListHelper只是带来了同步的假象,尽管所有的链表操作都被声明为synchronized,但是却使用了不同的锁。(list本身的锁和ListHelper对象的锁)
通过客户端加锁来实现“若没有则添加”(线程安全)
@ThreadSafe
public class ListHelper<E> {
public List<E> list = Colletions.synchronizedList(new ArrayList<E>());
pblic boolean putIfAbsent(E x) {
synchronized(list) {
boolean absent = list.contains(x);
if(absent)
list.add(x);
return absent;
}
}
}
4.4.2 组合
通过组合实现“若没有则添加”
@ThreadSafe
public class ImporvedList<T> implements List<T> {
private final List<T> list;
public ImprovedList(List<T> list) { this.list = list;}
public synchronized boolean putIfAbsent(T x) {
boolean contains = list.contains(x);
if (contains)
list.add(x);
return !contains;
}
public synchronized void clear() {
lsit.clear();
}
// ... 按照类似的方法委托List的其他方法
}
事实上,我们使用了Java监视器模式来封装现有的List,并且只要在类中拥有指向底层List的唯一外部引用,就能确保线程安全性。
4.5 将同步策略文档化
在文档中说明客户端代码需要了解的线程安全性保证,以及代码人员需要了解的同步策略。