JUC6-共享模型之不可变

news2024/11/13 13:01:52

日期转换的问题

问题提出

思路：同步锁

思路：不可变

不可变设计

final的使用

保护性拷贝

享元模式

概述

体现

包装类

String串池

BigDecimal BigInteger

DIY

原理：final

无状态

日期转换的问题

问题提出

下面的代码在运行时，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

思路：同步锁

能解决问题，但带来的是性能上的损失，并不算很好

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

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：

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();
}

不可变设计

String 类也是不可变的，以它为例，说明一下不可变设计的要素

final的使用

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

以 substring 为例：

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：

结果也没有，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）

享元模式

概述

英文名称：Flyweight pattern，当需要重用数量有限的同一类对象时

出自 "Gang of Four" design patterns

归类 Structual patterns

体现

包装类

在JDK中 Boolean，Byte，Short，Integer，Long，Character 等包装类提供了 valueOf 方法，例如 Long 的 valueOf 会缓存 -128~127 之间的 Long 对象，在这个范围之间会重用对象，大于这个范围，才会新建 Long 对象：

注意：

Byte, Short, Long 缓存的范围都是 -128~127
Character 缓存的范围是 0~127
Integer的默认范围是 -128~127，最小值不能变，但最大值可以通过调整虚拟机参数-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high来改变
Boolean 缓存了 TRUE 和 FALSE

String串池

BigDecimal BigInteger

DIY

例如：一个线上商城应用，QPS 达到数千，如果每次都重新创建和关闭数据库连接，性能会受到极大影响。这时预先创建好一批连接，放入连接池。一次请求到达后，从连接池获取连接，使用完毕后再还回连接池，这样既节约了连接的创建和关闭时间，也实现了连接的重用，不至于让庞大的连接数压垮数据库

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.sql.*;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;

@Slf4j(topic = "c.Test43")
public class Test43 {
    public static void main(String[] args) {
        Pool pool = new Pool(2);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                Connection conn = pool.borrow();
                try {
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                pool.free(conn);
            }).start();
        }
    }
}
@Slf4j(topic = "c.Test43")
class Pool{
    //1.连接池大小
    private final int poolSize;

    //2.连接对象数组
    private Connection[] connections;

    //3.连接状态数组 0：空闲   1：繁忙
    private AtomicIntegerArray states;

    public Pool(int poolSize) {
        this.poolSize = poolSize;
        this.connections = new Connection[poolSize];
        this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            connections[i] = new MockConnection("连接" + (i+1));
        }
    }

    //借连接
    public Connection borrow(){
        while (true){
            for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
                //获取空闲连接
                if (states.get(i) == 0) {
                    if (states.compareAndSet(i,0,1)) {
                        log.debug("borrow {}",connections[i]);
                        return connections[i];
                    }
                }
                //没有空闲连接，当前线程进入等待
                synchronized (this){
                    try {
                        log.debug("wait...");
                        this.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

    //归还连接
    public void free(Connection conn){
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            if (connections[i] == conn) {
                states.set(i,0);
                synchronized (this){
                    log.debug("free {}",conn);
                    this.notifyAll();
                }
                break;
            }
        }
    }
}

class MockConnection implements Connection{
    private String name;

    public MockConnection(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MockConnection{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

}