《JUC并发编程 - 高级篇》06 - 共享模型之不可变（不可变类的设计 | 不可变类的使用 | 享元模式）

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-10-05 23:09 21阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  六、共享模型之不可变
 *   *  6.1 日期转换的问题
     *  6.2 不可变设计
     *   *  6.2.1 String类的设计
         *  \* 模式之享元
         *  原理之 final
     *  6.3 无状态
     *  本章小结

## 六、共享模型之不可变 ##

本章内容

*  不可变类的使用
 *  不可变类设计
 *  无状态类设计

### 6.1 日期转换的问题 ###

1. **问题提出**

下面的代码在运行时，由于 SimpleDateFormat 不是线程安全的

private static void test01() {
        
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
            new Thread(() -> {
        
                try {
        
                    log.debug("{}", sdf.parse("1951-04-21"));
                } catch (Exception e) {
        
                    log.error("{}", e);
                }
            }).start();
        }
    }

有很大几率出现 java.lang.NumberFormatException 或者出现不正确的日期解析结果，例如：

12:02:00.338 c.Test1 [Thread-2] - {
        }
    java.lang.NumberFormatException: empty String
    	at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1842)
    	at sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
    	at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
    	at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
    	at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2089)
    	at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:2162)
    	at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
    	at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
    	at cn.itcast.n7.Test1.lambda$test01$1(Test1.java:31)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    12:02:00.338 c.Test1 [Thread-0] - {
        }
    java.lang.NumberFormatException: For input string: ""
    	at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
    	at java.lang.Long.parseLong(Long.java:601)
    	at java.lang.Long.parseLong(Long.java:631)
    	at java.text.DigitList.getLong(DigitList.java:195)
    	at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2084)
    	at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
    	at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
    	at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
    	at cn.itcast.n7.Test1.lambda$test01$1(Test1.java:31)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-6] - Fri Apr 21 00:00:00 CST 1195
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-4] - Fri Apr 21 00:00:00 CST 1195
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-7] - Sat Apr 21 00:00:00 CST 1951
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-8] - Sat Apr 21 00:00:00 CST 1951
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-5] - Fri Apr 21 00:00:00 CST 1195
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-9] - Sat Apr 21 00:00:00 CST 1951
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-3] - Fri Apr 21 00:00:00 CST 1195
    12:02:00.337 c.Test1 [Thread-1] - Fri Apr 21 00:00:00 CST 1195

**2. 思路 - 同步锁**

![image-20220728120331542][]

**3. 思路 - 不可变**  
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：

public static void test02() {
        
        DateTimeFormatter stf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
            new Thread(() -> {
        
                TemporalAccessor parse = stf.parse("1951-04-21");
                log.debug("{}", parse);
            }).start();
        }
    }

可以看 DateTimeFormatter 的源码

![image-20220728120858152][]

### 6.2 不可变设计 ###

#### 6.2.1 String类的设计 ####

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
        implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        
        /** The value is used for character storage. */
        private final char value[];
    
        /** Cache the hash code for the string */
        private int hash; // Default to 0
        
        // ...
    }

**1. 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

**2. 保护性拷贝**

但有同学会说，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) {
        
        //进行校验
        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;
            }
        }
        // Note: offset or count might be near -1>>>1.
        if (offset > value.length - count) {
        
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
        }
        //复制生成了一个新数组
        this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
    }

结果发现也没有，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）】

#### \* 模式之享元 ####

#### 原理之 final ####

### 6.3 无状态 ###

在 web 阶段学习时，设计 Servlet 时为了保证其线程安全，都会有这样的建议，不要为 Servlet 设置成员变量，这种没有任何成员变量的类是线程安全的

因为成员变量保存的数据也可以称为状态信息，因此没有成员变量就称之为【无状态】

**区别**

*  不可变：有成员，有状态，但是不可改变的，线程安全
 *  无状态：无成员，无状态，也就不可变娄，线程安全

### 本章小结 ###

不可变类使用

不可变类设计

*  原理方面
    
     *  final
 *  模式方面
    
     *  享元

[image-20220728120331542]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/aaf02cacbe3338fa7ca7a3c4643c9fda.png
[image-20220728120858152]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/71c5cf8ff66a4d50953f1a1314fba3c7.png
[JUC_ - _ _ _ _ _ _ _ _ Balking_ _]: https://blog.csdn.net/LXYDSF/article/details/125814697#t27