Java并发编程实战笔记(3)-对象的组合

Posted by zhidaliao on February 2, 2016

之前的介绍都是从内存的角度去确保程序是线程安全的,本节主要介绍 将现有的线程安全组件 组合成 更大规模的组件或程序。

设计线程安全的类

设计线程安全类的三个基本要素:共享、可变、同步机制

  • 找出构成对象状态的所有变量 : 如果对象的域引用了其他对象,那么该对象的状态将包含被引用对象的域。
  • 变量是否共享?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 (简单的说就是同步机制) : 在开发中最好能形成正式文档
依赖状态的操作

某些对象的方法中包含基于状态的先验条件,比如在删除元素的时候判断队列是否非空; 可以通过现有库中的类(阻塞队列或信号量)来实现依赖状态的行为。

Java监视器模式

监视器模式与设计模式中的监视器模式有区别: 把对象的所有可变状态封装起来,并由对象自己的内置锁来保护。Vector和Hashtable这些容器安全类使用的就是这种模式。

私有锁: 私有的对象锁可以将锁封装起来,使客户代码无法得到锁,除非通过公有方法doSomething访问锁,参与到同步策略中来。

class Demo{
	private final Object obj = new Object();

	public void doSomething(){
		sychronized(obj){

		}
	}
}

线程安全性的委托

委托是创建线程安全类的一个最有效的策略:只需让现有的线程安全类 管理所有的状态即可。

  • 委托给单个状态变量:线程安全类 or 不可变对象
  • 委托给多个状态变量,只要彼此独立没有关联
  • CopyOnWriteArrayList 是一个线程安全的链表,特别适用于管理监听器列表
  • 如果某个类含有复合操作,仅靠委托不安全,要提供自己的加锁机制
为现有的线程安全类添加功能
  • 修改源代码:比较难,需要理解同步策略,才能和设计保持一致
  • 扩展类:继承安全类,(如果底层的类修改了同步策略,那么子类将会被破坏)
  • 客户端加锁机制
  • 使用组合的方式(推荐)

客户端加锁机制:

错误的代码,因为 对链表操作虽然声明了 sychronized,但却使用了不同的锁, putIfAbsent相对于List的其他操作并不是原子的, 在执行putIfAbsent方法时,其他线程可能会修改list。

class Demo{
	list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>);

	sychronized boolean putIfAbsent(E x){
		boolean absent = !list.contains(x);
		if(absent){
			list.add(x);
		}
		return list;
	}
}

客户端加锁是指: 使用某个对象X的客户端代码,使用X本身用于保护其状态的锁来保护这段客户代码。

boolean putIfAbsent(E x){
	sychronized(list){

		boolean absent = !list.contains(x);
		if(absent){
			list.add(x);
		}
		return list;
	}
}

风险:

  • 通过添加原子操作来扩展类是脆弱的:将类的加锁代码分布到多个类中
  • 客户端加锁更加脆弱,将类C的加锁代码放到与类C完全无关的客户端代码中
  • 两者都会破坏同步策略的封装性

组合: 统一使用ImporvedList 的锁

class ImporvedList<T> implements List<T>{
	
	private final List<T> list;

	public ImporvedList(List<T> list){
		this.list = list;
	}

	sychronized boolean putIfAbsent(E x){ //TO DO }
	
	// 类似的方式委托
	sychronized void clear(){ list.clear() }
}