3.1 可见性
程序清单3-1 在没有同步的情况下共享变量（不要这么做）
/**
* 主线程和读线程都将访问共享变量：ready 和 number
* 结果可能
* 1、 主线程先运行完，读线程后运行：读线程在控制台打印输出42，
* 2、 读线程先执行完，主线程后执行：读线程在控制台打印输出0
* 3、 NoVisibility根本无法终止，读线程可能永远都看不到ready的值
* 4、 重排序（Reordering）：读线程看到了主线程中顺序靠后写入的ready的值，但没看到主线程先写入的number的值
*/
@NotThreadSafe
public class NoVisibility {
private static boolean ready;
private static int number; //读线程
private static class ReaderThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while(!ready)
Thread.yield();
System.out.println(number);
}
} public static void main(String[] args) {
new ReaderThread().start();
number = 42;
ready = true;
}
}
程序清单3-2 非线程安全的可变整数类
//mutable 英[ˈmju:təbl] adj. 易变的，性情不定的;
@NotThreadSafe
public class MutableInteger { private int value; public int getValue() { return value; } public void setValue(int value) { this.value = value; }
}
程序清单3-3 线程安全的可变整数类
@ThreadSafe
public class SynchronizedInteger { @GuardedBy("this")private int value; public synchronized int getValue() { return value; } public synchronized void setValue(int value) { this.value = value; }
}
程序清单3-4 数绵羊
/**
* volatile通常用作某个操作完成、发生中断或者状态的标志
* volatile语义不足以确保递增操作（count++）操作的原子性
* asleep 状态量一旦在某个线程中被更改了，其它线程也应该看到
* */
@ThreadSafe
public class CountSheep { volatile boolean asleep; public void countSomeSheep() {
while(!asleep) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("sheep"+i);
}
}
}
}
3.2 发布与逸出
程序清单3-5 发布一个对象
/**
* “发布”一个对象的意思是：是对象能够在当前作用域之外的代码中使用。
* 1、将一个指向该对象的引用保存到其他代码可以访问的地方
* 2、在某一个非私有的方法中返回该引用
* 3、将引用传递到其他类的方法中
* @author guchunchao
*
*/
public class PublicObject { private static Set<Object> knownSecret; public void initialize() {
knownSecret = new HashSet<>(); //将方法体中new的对象发布到了方法体外的变量中
}
}
程序清单3-6 使内部的可变状态逸出（不要这么做）
/**
* 按如下方式发布states，任何修改者都能修改这个数组的内容，不安全
* @author gcc
*/
public class UnsafeStates {
private String[] states = {"aaa","bbb","ccc"}; public String[] getStates() { return states; }
}
程序清单3-7 隐式地使this引用逸出（不要这么做)
public class ThisEscape {
public ThisEscape(EventSource source) {
source.registerListener(
new EventListener() { //发布EventListener时，也隐含的将ThisEscape实例本身：this发布了
public void onEvent(Event e) {
doSomething(e);
}
}
);
}
}
程序清单3-8 使用工厂方法来防止this引用在构造过程中逸出
public class SafeListener {
private final EventListener listener;
private ThisEscape(EventSource source) {
listener = new EventListener(
public void onEvent(Event e) {
doSomething(e);
}
);
}
public static SafeLisener newInstance(EventSource source) {
SafeLisener safe = new SafeLisener();
soure.registerListener(safe.listener);
}
}
3.3 线程封闭
程序清单3-9 基本类型的局部变量与引用变量的线程封闭性
/**
* 栈封闭
* 由于任何方法都无法获得对基本类型的引用，因此基本类型的局部变量始终封闭在线程内
* @author guchunchao
*
*/
public class BasicTypeStackClose {
//candidate [ˈkændɪdət] 报考者; 申请求职者; 攻读学位者; 最后命运或结局如何已显然可见者;
public int loadTheArk(Collection<Object> candidates) {
SortedSet<Object> animals;
int numPairs = 0; //方法局部变量，始终在栈中
Object candidate = null; animals = new TreeSet<Object>();
animals.addAll(candidates); ++numPairs;
return numPairs; //即使被return了外界也无法修改。
}
}
程序清单3-10 使用ThreadLocal来维持线程封闭性
/**
* ThreadLocal对象通常用于防止对可变的、非线程安全的单实例变量（Singleon）或全局变量进行共享。
* ThreadLocal的get与set等访问接口或方法为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本，因此get总是能返回当前线程在调用set时设置的新值。
*
* 单线程应用程序中维持一个全局的数据库连接，并在程序启动时初始化，从而避免在调用每个方法时都要传递一个Connection对象。
*
* 而JDBC的连接对象不一定是线程安全的，因此当多线程应用程序在没有协同的情况下使用全局变量时，就不是线程安全的。
* 将JDBC连接保存到ThreadLocal对象中，每个线程都会拥有属于自己的JDBC连接。
*
* 更多ThreadLocal内容见：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html
*/
public class ThreadLocalTemplate {
private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {
public Connection initialValue() {
return DriverManager.getConnection("DB_URL"); //JDBC的Connection不一定是线程安全的，封装到ThreadLocal中保证每个线程都会拥有自己的JDBC连接对象副本
}
}; public static Connection getConnection() {
return connectionHolder.get();
}
}
3.4 不变性
不可变对象一定是线程安全的！ Why?
程序清单3-11 在不可变对象基础上构建不可变类
/**
* final修饰的类：
* 从字面意思来理解就是不会发生变化的类，那么是什么不会发生变化呢，其实就是类的状态，也就是不变类的实例一旦被创建，其状态就不会发生变化。
* 举个例子：
* 如果人是一个class，那么我们中的每一个都是人这个类的具体的instance，
* 如果人这个类只有一个状态就是生身父母，那么它就是一个不变类，因为每一个人在出生的那一刹那，生身父母就已经被设置了值，而且终生都不会发生变化。
* 不变类有什么好处呢？
* 1） 不变类是线程安全的，由于不变类的状态在创建以后不再发生变化，所以它可以在线程之间共享，而不需要同步。
* 。。。。*/
@Immutable //[ɪˈmju:təbl]不可改变的;
public final class ThreeStooges { private final Set<String> stooges = new HashSet<>();//[stu:dʒ]喜剧里的配角或丑角，助手，伙伴; public ThreeStooges() {
stooges.add("hello");
stooges.add("world");
stooges.add("hello world");
} public boolean isStooge(String name) {
return stooges.contains(name);
}
}
程序清单3-12 对数值及因数分解结果进行缓存的不可变容器类
/**
* 对于在访问和更新多个相关变量是出现的竞态条件问题，可以通过将这些变量全部保存在一个不可变对象中来消除。
* 如果是一个可变的对象，那么就必须使用锁来确保原子性。
* 如果是一个不可变对象，那么当线程获得了对该对象的饮用后，就不必担心另一个线程会修改对象的状态。
* 如果要更新这些变量，可以创建一个新的容器对象，但其他使用原有对象的线程仍然会看到对象处于一致的状态。
* @author guchunchao
*
*/
@Immutable
public class OneValueCache {//存缓存的容器类
private final BigInteger lastNumber;
private final BigInteger[] lastFactors;
public OneValueCache(BigInteger lastNumber, BigInteger[] lastFactors) {
this.lastNumber = lastNumber;
this.lastFactors = lastFactors;
}
public BigInteger[] getLastFactors(BigInteger i) {
if(lastNumber == null || lastNumber.equals(i))
return null;
else
return Arrays.copyOf(lastFactors, lastFactors.length);
}
} //程序清单3-13 使用指向不可变容器对象的 volatile类型引用以缓存最新结果
@ThreadSafe
public class VolatileCacheFactorizer implements Servlet { private volatile OneValueCache cache = new OneValueCache(null, null); @Override
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {
BigInteger i = extractFromReqest(req);
BigInteger[] factors = cache.getLastFactors(i);
if(factors == null) {
factors = factor(i);
cache = new OneValueCache(i, factors);
}
encodeIntoResponse(res,factors);
}
}
3.5 安全发布
程序清单3-14 在没有足够同步的情况下发布对象（不要这么做）
//不安全的发布
public Holder holder; public void initialize() {
holder = new Holder(42);
}
程序清单3-15 由于未被正确发布，因此这个类可能出现故障
//不安全的发布
public class Holder {
private int n;
public Holder(int n) {
this.n = n;
}
public void assertSanity() {
if(n != n)
throw new AssertionError("This Statement is false.");
}
}