Oracle官方并发教程之不可变对象

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Oracle官方并发教程之不可变对象

boxti 2017-05-02 15:33:00 浏览597
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原文链接译文链接,译者:Greenster,校对:郑旭东

一个对象如果在创建后不能被修改,那么就称为不可变对象。在并发编程中,一种被普遍认可的原则就是:尽可能的使用不可变对象来创建简单、可靠的代码。
在并发编程中,不可变对象特别有用。由于创建后不能被修改,所以不会出现由于线程干扰产生的错误或是内存一致性错误。
但是程序员们通常并不热衷于使用不可变对象,因为他们担心每次创建新对象的开销。实际上这种开销常常被过分高估,而且使用不可变对象所带来的一些效率提升也抵消了这种开销。例如:使用不可变对象降低了垃圾回收所产生的额外开销,也减少了用来确保使用可变对象不出现并发错误的一些额外代码。
接下来看一个可变对象的类,然后转化为一个不可变对象的类。通过这个例子说明转化的原则以及使用不可变对象的好处。

一个同步类的例子

SynchronizedRGB是表示颜色的类,每一个对象代表一种颜色,使用三个整形数表示颜色的三基色,字符串表示颜色名称。

01 public class SynchronizedRGB {
02  
03     // Values must be between 0 and 255.
04     private int red;
05     private int green;
06     private int blue;
07     private String name;
08  
09     private void check(int red,
10                        int green,
11                        int blue) {
12         if (red < 0 || red > 255
13             || green < 0 || green > 255
14             || blue < 0 || blue > 255) {
15             throw new IllegalArgumentException();
16         }
17     }
18  
19     public SynchronizedRGB(int red,
20                            int green,
21                            int blue,
22                            String name) {
23         check(red, green, blue);
24         this.red = red;
25         this.green = green;
26         this.blue = blue;
27         this.name = name;
28     }
29  
30     public void set(int red,
31                     int green,
32                     int blue,
33                     String name) {
34         check(red, green, blue);
35         synchronized (this) {
36             this.red = red;
37             this.green = green;
38             this.blue = blue;
39             this.name = name;
40         }
41     }
42  
43     public synchronized int getRGB() {
44         return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
45     }
46  
47     public synchronized String getName() {
48         return name;
49     }
50  
51     public synchronized void invert() {
52         red = 255 - red;
53         green = 255 - green;
54         blue = 255 - blue;
55         name = "Inverse of " + name;
56     }
57 }

使用SynchronizedRGB时需要小心,避免其处于不一致的状态。例如一个线程执行了以下代码:

1 SynchronizedRGB color =
2     new SynchronizedRGB(000"Pitch Black");
3 ...
4 int myColorInt = color.getRGB();      //Statement 1
5 String myColorName = color.getName(); //Statement 2

如果有另外一个线程在Statement 1之后、Statement 2之前调用了color.set方法,那么myColorInt的值和myColorName的值就会不匹配。为了避免出现这样的结果,必须要像下面这样把这两条语句绑定到一块执行:

1 synchronized (color) {
2     int myColorInt = color.getRGB();
3     String myColorName = color.getName();
4 }

这种不一致的问题只可能发生在可变对象上。

定义不可变对象的策略

以下的一些规则是创建不可变对象的简单策略。并非所有不可变类都完全遵守这些规则,不过这不是编写这些类的程序员们粗心大意造成的,很可能的是他们有充分的理由确保这些对象在创建后不会被修改。但这需要非常复杂细致的分析,并不适用于初学者。

  1. 不要提供setter方法。(包括修改字段的方法和修改字段引用对象的方法)
  2. 将类的所有字段定义为final、private的。
  3. 不允许子类重写方法。简单的办法是将类声明为final,更好的方法是将构造函数声明为私有的,通过工厂方法创建对象。
  4. 如果类的字段是对可变对象的引用,不允许修改被引用对象。
    • 不提供修改可变对象的方法。
    • 不共享可变对象的引用。当一个引用被当做参数传递给构造函数,而这个引用指向的是一个外部的可变对象时,一定不要保存这个引用。如果必须要保存,那么创建可变对象的拷贝,然后保存拷贝对象的引用。同样如果需要返回内部的可变对象时,不要返回可变对象本身,而是返回其拷贝。

将这一策略应用到SynchronizedRGB有以下几步:

  1. SynchronizedRGB类有两个setter方法。第一个set方法只是简单的为字段设值(译者注:删掉即可),第二个invert方法修改为创建一个新对象,而不是在原有对象上修改。
  2. 所有的字段都已经是私有的,加上final即可。
  3. 将类声明为final的
  4. 只有一个字段是对象引用,并且被引用的对象也是不可变对象。

经过以上这些修改后,我们得到了ImmutableRGB

01 final public class ImmutableRGB {
02  
03     // Values must be between 0 and 255.
04     final private int red;
05     final private int green;
06     final private int blue;
07     final private String name;
08  
09     private void check(int red,
10                        int green,
11                        int blue) {
12         if (red < 0 || red > 255
13             || green < 0 || green > 255
14             || blue < 0 || blue > 255) {
15             throw new IllegalArgumentException();
16         }
17     }
18  
19     public ImmutableRGB(int red,
20                         int green,
21                         int blue,
22                         String name) {
23         check(red, green, blue);
24         this.red = red;
25         this.green = green;
26         this.blue = blue;
27         this.name = name;
28     }
29  
30     public int getRGB() {
31         return ((red << 16) | (green << 8) | blue);
32     }
33  
34     public String getName() {
35         return name;
36     }
37  
38     public ImmutableRGB invert() {
39         return new ImmutableRGB(255 - red,
40                        255 - green,
41                        255 - blue,
42                        "Inverse of " + name);
43     }
44 }
文章转自 并发编程网-ifeve.com

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