并发编程-10线程安全策略之不可变对象
文章目录
- 脑图
- 四个线程安全策略
- 不可变对象定义
- 不可变对象需要满足的条件
- 如何创建不可变对象
- 使用final关键字定义不可变对象
- 修饰变量示例
- final修饰基本数据类型及String： 初始化之后不能修改 （线程安全）
- final修饰引用类型变量：初始化之后不能再修改其引用，但可以修改值 （线程不安全）
- 使用JDK / Guava中提供的工具类创建不可变对象
- Collections.unmodifiableXXX 示例 （线程安全）
- Guava ImmutableXXX 示例 （线程安全）
- 代码
脑图
四个线程安全策略
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
共享只读
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
不可变对象定义
在Java中，有一种对象发布了就是安全的，被称之为不可变对象。
不可变对象可以在多线程中可以保证线程安全
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）
如何创建不可变对象
将类声明成final类型，使其不可以被继承
将所有的成员设置成私有的，使其他的类和对象不能直接访问这些成员
对变量不提供set方法
将所有可变的成员声明为final，这样只能对他们赋值一次
通过构造器初始化所有成员，进行深度拷贝
在get方法中，不直接返回对象本身，而是克隆对象，返回对象的拷贝
提到不可变的对象就不得不说一下final关键字，该关键字可以修饰类、方法、变量：
使用final关键字定义不可变对象
final关键字可以修饰类、方法、变量
- 修饰类：不能被继承（final类中的所有方法都会被隐式的声明为final方法）
- 修饰方法：
1、锁定方法不被继承类修改；
2、可提升效率（private方法被隐式修饰为final方法）
- 修饰变量：
基本数据类型变量: 初始化之后不能修改
引用类型变量: 初始化之后不能再修改其引用
- 修饰方法参数：同修饰变量
修饰变量示例
final修饰基本数据类型及String： 初始化之后不能修改 （线程安全）
可知：编译报错，被final修饰后，基本类型和String的变量无法被修改
final修饰引用类型变量：初始化之后不能再修改其引用，但可以修改值 （线程不安全）
package com.artisan.example.immutable;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;import com.google.common.collect.Maps;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;@Slf4j
public class FinalDemo {// 基本数据类型 int 使用final修饰 验证被final修饰的基本数据类型无法改变private final static int num = 1;// String类型 使用final修饰 验证被final修饰的基本数据类型无法改变private final static String name = "小工匠";// 引用类型 初始化之后不能再修改其引用，但是可修改其中值private final static Map<String, Object> map = Maps.newHashMap();static {map.put("name", "artisan");map.put("age", 20);map.put("sex", "男");}public static void main(String[] args) {// 被final修饰的基本数据类型和String无法改变// 编译报错： The final field FinalDemo.num cannot be assigned// num = 2;// 编译报错： The final field FinalDemo.name cannot be assigned// name = "artisan";// 引用对象，此引用无法指向别的对象，但可修改该对象的值map.put("name", "小工匠");log.info("name:{}", map.get("name"));// 验证 方法参数被final修饰的情况List<String> list = new ArrayList<>();list.add("我是小工匠");test2(list);}// final修饰传递进来的变量基本类型,不可别改变private void test(final int a) {// 不能修改// 编译报错： The final local variable a cannot be assigned. It must be blank and not using a compound assignment// a = 2;log.info("a:{}", a);}// final修饰方法传递进来的变量 引用对象,无法指向别的对象，但可修改该对象的值private static void test2(final List<String> list) {// 添加数据list.add("我是artisan");list.forEach(str ->{log.info("数据:{}",str);});}}输出：
需要我们注意的是，final修饰引用类型时，虽然不能将引用再指向别的对象，但可修改该对象的值。 线程不安全
使用JDK / Guava中提供的工具类创建不可变对象
除了final可以定义不可变对象，java提供的Collections类，也可定义不可变对象。
JDK中的 Collections.unmodifiableXXX传入的对象一经初始化便无法修改,XXX可表示Collection、List、Set、Map等
谷歌的Guava中的ImmutableXXX，XXX同样可表示Collection、List、Set、Map等
Collections.unmodifiableXXX 示例 （线程安全）
执行后结果如下：
由此可见，用Collections.UnmodifiableMap修饰的对象是不可修改的，如果尝试修改对象的值，在程序运行时会抛出异常。
跟下Collections.UnmodifiableMap的源码
继续看下UnmodifiableMap
主要是将一个新的集合的所有更新方法变为抛出异常
Guava ImmutableXXX 示例 （线程安全）
package com.artisan.example.immutable;import com.artisan.anno.ThreadSafe;
import com.google.common.collect.ImmutableList;
import com.google.common.collect.ImmutableMap;
import com.google.common.collect.ImmutableSet;@ThreadSafe
public class GuavaImmutableSetDemo {// 使用Guava中提供的类来定义不可变对象的集合// 不可变listprivate final static ImmutableList<Integer> list = ImmutableList.of(1, 2, 3);// 不可变的setprivate final static ImmutableSet<Integer> set = ImmutableSet.copyOf(list);// 不可变的map，需要以k/v的形式传入数据，即奇数位参数为key，偶数位参数为valueprivate final static ImmutableMap<String, String> map = ImmutableMap.of("k1", "v1", "k2","v2");// 通过builder调用链的方式构造不可变的mapprivate final static ImmutableMap<String, String> map2 = ImmutableMap.<String, String>builder().put("key1", "value1").put("key2", "value2").put("key3", "value3").build();public static void main(String[] args) {// 修改对象内的数据就会抛出UnsupportedOperationException异常// 不能添加新的元素 ，运行将抛出 java.lang.UnsupportedOperationExceptionlist.add(4);// 不能添加新的元素 ，运行将抛出 java.lang.UnsupportedOperationExceptionset.add(4);// 不能添加新的元素 ，运行将抛出 java.lang.UnsupportedOperationExceptionmap.put("k3", "v3");// 不能添加新的元素 ，运行将抛出 java.lang.UnsupportedOperationExceptionmap2.put("key4", "value4");}
}
上述代码是线程安全的，开发时如果我们的对象可以变为不可变对象，我们尽量将对象变为不可变对象，这样可以避免线程安全问题。
代码
https://github.com/yangshangwei/ConcurrencyMaster
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