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不可变设计

日期转换的问题

由于 SimpleDateFormat 不是线程安全的,有很大几率出现 java.lang.NumberFormatException 或者出现不正确的日期解析结果。

java
        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();
        }

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

java
        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();
        }

不可变设计

不可变:如果一个对象不能够修改其内部状态(属性),那么就是不可变对象

不可变对象线程安全的,不存在并发修改和可见性问题,是另一种避免竞争的方式

String 类也是不可变的,该类和类中所有属性都是 final 的

  • 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

  • 无写入方法(set)确保外部不能对内部属性进行修改

  • 属性用 final 修饰保证了该属性是只读的,不能修改

    java
    public final class String
        implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        /** The value is used for character storage. */
        private final char value[];
        //....
    }
  • 更改 String 类数据时,会构造新字符串对象,生成新的 char[] value,通过创建副本对象来避免共享的方式称之为保护性拷贝

final的原理

java
public class TestFinal {
    final int a = 20;
}

字节码:

java
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: bipush 20        // 将值直接放入栈中
7: putfield #2      // Field a:I
<-- 写屏障
10: return

final 变量的赋值通过 putfield 指令来完成,在这条指令之后也会加入写屏障,保证在其它线程读到它的值时不会出现为 0 的情况

其他线程访问 final 修饰的变量

  • 复制一份放入栈中直接访问,效率高
  • 大于 short 最大值会将其复制到类的常量池,访问时从常量池获取

State

无状态:成员变量保存的数据也可以称为状态信息,无状态就是没有成员变量

Servlet 为了保证其线程安全,一般不为 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