java并发编程笔记（五）——线程安全策略

java并发编程笔记（五）——线程安全策略

不可变得对象

不可变对象需要满足的条件

• 对象创建以后其状态就不能修改
• 对象所有的域都是final类型
• 对象是正确创建的（在对象创建期间，this引用没有逸出）

final关键字：类、方法、变量

• 修饰类：不能被继承
• 修饰方法：1、锁定方法不被继承类修改；2、效率，目前近期版本已经将私有方法默认设置为final，final能够使方法转为内嵌调用。
• 修饰变量：基本数据类型变量、引用类型变量

定义不可变对象的其他方法:

• Collections.unmodifiablexxx:Collection、List、Set、Map... //这种方法直接禁止对集合进行任何操作，否则会报错。

public class ImmutableExample2 {

    private static Map<Integer, Integer> map = Maps.newHashMap();

    static {
        map.put(1, 2);
        map.put(3, 4);
        map.put(5, 6);
        map = Collections.unmodifiableMap(map);
    }

    public static void main(String[] args) {
        map.put(1, 3);    //抛异常
        log.info("{}", map.get(1));
    }

}

• Guava:Immutablexxx:Collection、List、Set、Map...

  如果改变集合，则会抛异常

  public class ImmutableExample3 {
  
      private final static ImmutableList<Integer> list = ImmutableList.of(1, 2, 3);
  
      private final static ImmutableSet set = ImmutableSet.copyOf(list);
  
      private final static ImmutableMap<Integer, Integer> map = ImmutableMap.of(1, 2, 3, 4);
  
      private final static ImmutableMap<Integer, Integer> map2 = ImmutableMap.<Integer, Integer>builder()
              .put(1, 2).put(3, 4).put(5, 6).build();
  
      public static void main(String[] args) {
          System.out.println(map2.get(3));
      }
  }
  

线程封闭

1、Ad-hoc线程封闭：程序控制实现，最糟糕，忽略

2、堆栈封闭：通过设置局部变量，无并发问题

3、ThreadLocl线程封闭：特别好的封闭方法

正产情况下，每一个请求对服务器来说，都是一个单独的线程。

如果不适用，ThreadLock，下层代码想要获取上层代码的某些值，需要将值不端的往下传，造成代码臃肿。

在使用ThreadLocal的时候，注意要删除里边的东西，否则会造成内存泄漏，因为ThreadLock里边的东西只有在重启服务器的时候会清空。

应用：jdbc的Connection

线程不安全类与写法

不安全的类

StringBuffer与StringBuilder

stringBuffer虽然线程安全，但是内部使用了synchronize关键字，性能有损耗

如何本身是单线程环境或者不会涉及线程安全问题，还是以StringBuilder为主

SimpleDataFormat与DataTimeFormatter

SimpleDataFormat不能轻易作为全局变量在多线程环境下使用，它是线程不安全的；

DataTimeFormatter不是JDK自带的，需要额外引入一个jar包（joda-time）

在实际使用中：推荐使用DataTimeFormatter

ArrayList、HashSet|、HashMap等Collections

ArrayList:线程不安全

HashSet:线程不安全

HashMap:线程不安全

不安全的写法

先检查再执行：if(condition(a){handle(a)})

当两个线程同时执行到if语块的时候，可能会发生并发情况，造成handle重复执行，这种情况下应考虑加锁。

线程安全的同步容器（性能不太好）

• ArrayList -> Vector(不一定是完全线程安全)、Stack
• HashMap -> HashTable(key,value不能为null)
• Collections.synchronizedXXX(List,Set,Map)

线程安全的并发容器J.U.C

J.u.c(java.util.concurrent)

1、ArrayList -> CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList：写操作的时候，复制，当有新元素添加到list中的时候，它先从原有的数组里边拷贝一份出来，然后在新的数组上进行写操作，然后再将原来的数组指向新的数组。

整个的add操作都是在锁的保护下进行的，主要是为了避免在add进行复制数组的时候，复制出多个副本导致数据混乱。

缺点：

• 在写操作的时候需要复制数组，所以比较消耗内存，如果元素的内容比较多，可能会导致yong GC和full GC
• 不能用于实时读的场景，因为集合拷贝数组，新增元素都需要时间，可保证数据安全，但无法保证实时性，更适合读多写少的场景

​ 如果在使用的时候无法知道所存储数据量的大小，还是要慎用。

该集合的设计思想：

• 读写分离；
• 最终一致性；
• 使用时另外开辟空间，通过这种方式能够避免并发冲突。

2、HashSet、TreeSet -> CopyOnWriteArraySet、ConcurrentSkipListSet

CopyOnWriteArraySet（对应HashSet）

这个集合是线程安全的，底层用了上述的CopyOnWriteArrayList，一次这个集合也是适合数据大小比较小的set集合，所以写操作的开销也很大。

ConcurrentSkipListSet(对应TreeSet)

支持自然排序，支持在构造的时候自定义比较器，基于Map集合，可变操作都是现成安全的。但是对于批量操作比如addAll(),removeAll()不能支持原子操作，不支持空元素。

3、HashMap、TreeMap->ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap

ConcurrentHashMap不允许空值

ConcurrentSkipListMap

key是有序的，支持更高的并发，

JUC总结

• 线程限制：一个被线程限制的对象，由线程独占，并且只能被占有它的线程修改
• 共享制度：一个共享只读的对象，在没有额外同步的情况下，可以被多个线程并发访问，但是任何线程都不能修改它。
• 线程安全对象：一个线程安全的对象或者容器，在内部通过同步机制来保证线程安全，所以其他线程无需额外的同步就可以通过公共接口随意访问它。
• 被守护对象，被守护对象只能通过获取特定的锁来访问