第四章：對象的組合——java並發編程實戰

一、設計線程安全的類

• 找出構造對象狀態的所有變量（若變量為引用類型，還包括引用對象中的域）
• 約束狀態變量的不變性條件
• 建立對象狀態的並發訪問管理策略（規定了如何維護線程安全性）

1、收集同步需求（找出復合操作、多個變量遵循原子性的操作等）

2、依賴狀態的操作（找出操作是否基於先驗條件，例：取出當隊列不為空）

3、狀態的所有權（對象被哪些線程所有，哪些線程可以操作對象）

 

二、實例封閉

將數據封裝在對象內部，可以將數據的訪問限制在對象的方法上，確保簡單正確的持有鎖。（因為無需觀察整個程序，只需檢查當前類）

Java提供包裝器對ArrayList、HashMap等容器對象提供線程安全保護

1、Java監視器模式：把對象的所有可變狀態封裝起來，並使用對象的內置鎖保護

使用私有鎖而不是內置鎖的優點：（private final Object myLock = new Object();） 

• 私有鎖可以將鎖封裝起來，客戶代碼無法得到鎖
• 客戶可以通過公有方法來訪問鎖，以便參與到同步策略中去。

2、實例：基於監視器模式的車輛追蹤

MutablePoint不一定是線程安全的，但該類一定是線程安全的，因為它包含的Map對象與Map中的Point對象都未曾發布，並且滿足實例封閉。

 

三、線程安全性的委托

通過多個線程安全的類組成的類不一定是線程安全的

委托：通過委托類的線程安全性判斷被委托類的線程安全性

1、委托給單個線程安全狀態變量可以保證線程安全性

2、委托給多個相互獨立的線程安全狀態變量可以保證線程安全性

3、如果類包含多個線程安全狀態變量的符合操作，則無法保證線程安全性，可以通過加鎖機制保證

4、發布：如果一個狀態變量是線程安全的，並且沒有不變性條件約束它（例：大於0），在變量操作上沒有不允許的狀態轉換，則可以安全發布

5、安全發布底層狀態的線程安全類

 

@ThreadSafe
public class PublishingVehicleTracker {
    private final Map<String, SafePoint> locations;
    private final Map<String, SafePoint> unmodifiableMap;

    public PublishingVehicleTracker(Map<String, SafePoint> locations) {
        this.locations = new ConcurrentHashMap<String, SafePoint>(locations);
        this.unmodifiableMap = Collections.unmodifiableMap(this.locations);
    }

    public Map<String, SafePoint> getLocations() {
        return unmodifiableMap;
    }

    public SafePoint getLocation(String id) {
        return locations.get(id);
    }

    public void setLocation(String id, int x, int y) {
        if (!locations.containsKey(id))
            throw new IllegalArgumentException("invalid vehicle name: " + id);
        locations.get(id).set(x, y);
    }
}

 

 

四、現有的線程安全類中添加功能

例：在Vector中添加”若沒有則添加“功能，可以使用拓展的辦法，BetterVector繼承至Vector並對該符合操作通過同步機制增加原子性

1、客戶端加鎖機制

　　使用某個對象的代碼時必須使用該對象本身用於保護其狀態的鎖，不推薦（同步的實現被分到兩個不相關的類中）

當沒有使用同一個鎖，不足以提供線程安全保護：

2、組合

ImprovedList將List的操作委托給底層的list實例來操作，並通過自身的內置鎖增加一層額外的加鎖，同時添加了新的同步方法。

 

五、將同步策略文檔化