在上面的程序中,并发的情况下我们可以检测到无效状态,即 upper 的值大于 lower 的值。这便是不满足我们的不变性条件,因为状态变量 lower 和 upper 不是彼此独立的,因此 NumberRange 不能将线程安全委托给他的线程安全状态变量。输出如下:
这里写图片描述3) 如何安全的发布底层的状态变量?
如果一个状态变量是线程安全的,并且没有任何不变性条件来约束他的值,在变量操作上也不存在任何不允许的状态转换,那么就可以安全的发布这个变量。在示例封闭的代码清单中,SafePoint 是一个可变的且线程安全的类,我们可以安全的发布它。
Java 的类库中,已经包含了很多线程安全的基础模块。通常,我们可以直接拿来重用,并不需要重复造***。重用已有的类库,可以有效降低开发的工作量,开发风险以及维护成本。下面将讲解三种方式来增加新方法,组合方式将是最优的方法。我们应当避免使用前两种方式,而所用最后一种方式。
通过继承基类添加功能(扩展类方式)假设,我们需要对 Vector 扩展,添加一个[若没有则添加]的操作。我们想到的最直接的方法应该是修改原始类,但是通常是无法做到的,因为我们极有可能没法访问或修改类的源代码。
现在采用另一种方式,通过继承基类的方式扩展这个类并添加一个新方法 putIfAbsent。如下所示:
1import java.util.Vector;2//ThreadSafe
3public class BetterVector<E> extends Vector<E>{
4 public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
5 boolean absent = !contains(x);
6 if(absent)
7 add(x);
8 return absent;
9 }
10}
这样就可以成功添加一个新的方法。然而,这比直接在基类代码增加新方法更加脆弱,因为现在的同步策略被分布到多个源码文件中。如果底层的类修改了同步策略并选择不同的锁来保护,那么子类将会失效,不能保证线程安全。
客户端加锁机制同样,来增加一个新方法 putIfAbsent,请看下面代码:
1import java.util.ArrayList;2import java.util.Collections;
3import java.util.List;
4
5public class ListHelper<E> {
6
7 public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
8 //无效的同步锁
9 public synchronized boolean putIfAbsent(E x) {
10 boolean absent = !list.contains(x);
11 if(absent)
12 list.add(x);
13 return absent;
14 }
15}
这种方式并不能实现线程安全,它的问题在于同步的时候使用了错误的锁。因为 List 本身用的锁肯定不是 ListHelper 上的锁,这意味着 putIfAbsent 相对于其他 List 的方法来说并不是同步的。所以看起来同步了实际上却没有什么卵用。
要使这个方法能够正确同步,必须在客户端加锁。即对于使用某个对象 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。要使用客户端加锁,你必须知道对象 X 使用的是哪个锁。
在 Vector 和同步封装器的文档中指出,他们通过使用 Vector 或封装器容器的内置锁来支持客户端加锁。上面代码可以改成如下:
1import java.util.ArrayList;2import java.util.Collections;
3import java.util.List;
4
5public class ListHelper<E> {
6
7 public List<E> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
8
9 public boolean putIfAbsent(E x) {
10 synchronized(list) {//客户端加锁
11 boolean absent = !list.contains(x);
12 if(absent)
13 list.add(x);
14 return absent;
15 }
16 }
17}
客户端加锁方式是很脆弱的加锁方式,意味他将类 C 的加锁代码放到与 C 完全无关的其他类中。所以在使用客户端加锁时,需要特别小心。
客户端加锁机制和扩展类机制有许多共同点,二者都是讲派生类的行为与基类的实现耦合在一起,会破坏实现的封装性和同步策略的封装性。
组合