Java并发编程（十）设计线程安全的类

待续。。。

线程安全的类

之前学了很多线程安全的知识，现在导致了我每次用一个类或者做一个操作我就会去想是不是线程安全的。如果每次都这样的考虑的话就很蛋疼了，这里的思路是，将现有的线程安全组件组合为更大规模的组件或者程序（在内部已经控制了线程不安全的情形）。

通过封装技术，可以使得在不对整个程序进行分析的情况下就可以判断一个类是否是线程安全的。

在设计线程安全的类的过程中，需要包含以下三个基本要素：

找出构成对象状态的所有变量。

找出约束状态变量的不变性条件。

建立对象状态的并发访问管理策略。

对象的分为基本类型的变量和引用其他对象的变量，如果是引用了其他对象，那么该对象的状态也包含被引用对象的域。

例如，LinkedList的状态域就包括了该链表中所有节点对象的状态。

同步策略定义了如何在不违背对象不变条件或后验条件的情况下对其状态的访问操作进行协同。同步策略规定了如何将不变性、线程封闭与加锁机制等结合起来以维护线程的安全性。

收集同步需求

对象与变量都有一个状态空间，即所有可能的取值，状态空间越小就越容易判断线程的状态。

同样，在操作中还会包含一些后验条件来判断状态迁移是否有效。当下一步状态需要依赖当前状态时，这个操作就必须是一个复合操作，比如计数器，前一个是17那么，下一个一定是18。

如果是包含了多个变量的不变性条件将带来原子性需求：这些相关的变量必须在单个原子操作中进行读取或者更新。不能首先更新一个变量，然后释放锁并再次获得锁，然后再更新其他变量。因为释放锁之后，可能会使对象处于无效状态。

依赖状态的操作

在某些对象的方法中还包含一些基于状态的先验条件，例如，不能从空队列中移除一个元素，在删除前，队列必须处于“非空的“状态，这种称为依赖状态操作。

单线程中不满足先验条件那么只能失败，但是在并发程序中，先验条件可能会由于其他线程执行的操作而变成真。在并发程序中要一直等到先验条件为真，然后再执行该操作。

等待和通知机制都与内置加锁机制紧密关联。简单的方式是使用现有库中的类，比如BlockingQueue、Semaphore。

状态的所有权

容器类通常表现出一种“所有权分离”的形式，其中容器类拥有自身的状态，而客户代码则拥有有其中各个对象的状态。Servlet框架中的ServletContext就是其中一个示例。ServletContext为Servlet提供了类似于Map形式的对象容器服务器。Servlet容器实现的ServletContext对象必须是线程安全的，因为它肯定会被多个线程同时访问。Servlet容器只是提应用程序保管它们的对象。为了防止多个线程在并发访问同一个对象时产生的相互干扰，这些对象应该要么是线程安全的对象，要么是事实不可变的对象，或者由锁来保护的对象。