Java 并发编程中的不可变设计
2023-12-21 23:32:17
6 并发编程中的不可变设计
日期转换的问题
SimpleDateFormat 不是线程安全的,可以用 synchronized 加锁解决问题,但带来的是性能上的损失
不可变思想
如果一个对象在不能够修改其内部状态(属性),那么它就是线程安全的,因为不存在并发修改啊!这样的对象在Java 中有很多,例如在 Java 8 后,提供了一个新的日期格式化类:
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
LocalDate date = dtf.parse("2018-10-01", LocalDate::from);
log.debug("{}", date);
}).start();
}
DateTimeFormatter 的源码:
@implSpec
This class is immutable and thread-safe.
不可变对象,实际是另一种避免竞争的方式。
不可变设计
另一个大家更为熟悉的 String 类也是不可变的,以它为例,说明一下不可变设计的要素
public final class String // final 修饰 String 表示 没有子类
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[]; // final 修饰,表示 value 表示的char数组的地址是不可更改的
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
// ...
}
final 的使用
发现该类、类中所有属性都是 final 的
- 属性用 final 修饰保证了该属性是只读的,不能修改
- 类用 final 修饰保证了该类中的方法不能被覆盖,防止子类无意间破坏不可变性
保护性拷贝
使用字符串时,也有一些跟修改相关的方法啊,比如 substring 等,那么下面就看一看这些方法是如何实现的,就以 substring 为例:
public String substring(int beginIndex) {
if (beginIndex < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
int subLen = value.length - beginIndex;
if (subLen < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}
发现其内部是调用 String 的构造方法创建了一个新字符串,再进入这个构造看看,是否对 final char[] value 做出了修改:
public String(char value[], int offset, int count) {
if (offset < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
}
if (count <= 0) {
if (count < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
}
if (offset <= value.length) {
this.value = "".value;
return;
}
}
if (offset > value.length - count) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
}
this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}
构造新字符串对象时,会生成新的 char[] value,对内容进行复制 。这种通过创建副本对象来避免共享的手段称之为【保护性拷贝(defensive copy)】
final 的原理
final 变量的赋值也会通过 putfield 指令来完成,同样在这条指令之后也会加入写屏障(防止后面的指令重排序到前面),保证在其它线程读到它的值时不会出现为 0 的情况
public class TestFinal {
final int a = 20;
}
字节码:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: bipush 20
7: putfield #2 // Field a:I
<-- 写屏障
10: return
获取 final 对象时候,会直接从常量池中获取,因为这些已经被缓存在常量池中了,而不是从堆内存中获取较慢开销较大。
文章来源:https://blog.csdn.net/qq_45364953/article/details/135141659
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