【JAVA并发编程实战】2、对象的组合

1、 设计线程安全的类

1、找出构成对象状态的所有变量

2、找出约束状态变量的不变性条件

3、建立对象状态的并发访问管理策略

 

package cn.xf.cp.ch04;

/**
 * 
 *功能：JAVA监视器模式的线程安全计数器
 *时间：下午6:22:23
 *文件：Counter.java 
 *@author Administrator
 *
 */
public class Counter
{
    //只有这一个变量，这个value就是counter的全部状态
    private long value = 0;
    
    //获取值,单线程操作
    private synchronized long getValue()
    {
        return value;
    }
    
    public synchronized long increment()
    {
        if(value == Long.MAX_VALUE)
            throw new IllegalStateException("统计数值溢出");
        return ++value;
    }
}

 

 

2、实例封闭

 

将数据封装在对象内部，可以将数据的访问限制在对象的方法上，从而更容易确保线程在访问数据时总能持有正确的锁。

 

 

通过封闭与加锁等机制使一个类成为线程安全的

 

package cn.xf.cp.ch04;

public class Person
{
    private String name;
    private int age;
    private char sex;
    public String getName()
    {
        return name;
    }
    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    public int getAge()
    {
        return age;
    }
    public void setAge(int age)
    {
        this.age = age;
    }
    public char getSex()
    {
        return sex;
    }
    public void setSex(char sex)
    {
        this.sex = sex;
    }
    
}

 

package cn.xf.cp.ch04;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class PersonSet
{
    private final Set<Person> mySet = new HashSet<Person>();
    
    public synchronized void addPerson(Person p)
    {
        mySet.add(p);
    }
    
    public synchronized boolean containsPerson(Person p)
    {
        return mySet.contains(p);
    }
}

 

 

2、1  Java监视器模式

 

这个模式的对象会把所有可变状态都封装起来，并由对象自己的内置锁来保护。

 

package cn.xf.cp.ch04;

/**
 * 
 *功能：私有锁的使用
 *时间：下午9:18:01
 *文件：PrivateLock.java 
 *@author Administrator
 *
 */
public class PrivateLock
{
    //使用私有变量作为对象锁
    private final Object myLock = new Object();
    private int i;
    
    public void someMethod()
    {
        synchronized(myLock)
        {
            //这里对状态量i进行操作
            i = 110;
            System.out.println("私有锁");
        }
    }
}

 

私有的锁对象可以将锁封装起来，使客户代码无法获取锁，但是客户代码可以通过公有方法来访问锁，这样也就可以参与到同步中来。

 

活跃性的问题：死锁， 饥饿和活锁

 

饥饿（Starvation） 
   它描述了这样一个场景，当一个线程不能获取定期访问来共享资源而不能继续运行，在共享资源被饥渴线程长期占有时，就会发生饥饿。例如，加速一个对象提供一个要花很长时间才能返回结果的同步方法，如果一个线程频繁调用这个方法，其它线程也需要频繁调用同步进入同一个对象的方法时，阻塞就发生了。

   活锁（Livelock） 
   一个线程经常对另外一个线程的响应做响应的处理，如果线程的另外一个动作同样是对另外一个线程响应而发生，结果可能导致活锁，类似死锁，发生活锁的线程不能更进一步的处理，然而，线程并没有被阻塞，他们只是忙碌于响应对方而重复工作，这类似于两个人在走廊中试图让对方，a移向左以让b通过，而b移向右以让a通过，可以看到，他们仍然互相阻塞，a移动到右边，而b移动到左边，结果他们仍然还是阻塞着。。。

 

 

如果不使用私有锁：那么可能客户代码错误地获取另一个对象的锁，可能会产生活跃性的问题（一个并发应用能够及时执行任务的特性称为活跃性）。此外想要验证某个公有访问的锁在程序中是否被正确地使用，则需要检查整个程序，而不是单个类。

   

 

2、2 示例：车辆追踪

车辆标识和位置点，类型

package cn.xf.cp.ch04;

public class MutablePoint
{
    private int x, y;
    
    public MutablePoint()
    {
        x = 0;
        y = 0;
    }
    
    public MutablePoint(MutablePoint p)
    {
        this.x = p.getX();
        this.y = p.getY();
    }

    public synchronized int getX()
    {
        return x;
    }

    public synchronized void setX(int x)
    {
        this.x = x;
    }

    public synchronized int getY()
    {
        return y;
    }

    public synchronized void setY(int y)
    {
        this.y = y;
    }
}

 

车辆追踪类

package cn.xf.cp.ch04;

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 
 *功能：基于监视器模式的车辆追踪
 *时间：下午9:50:12
 *文件：MonitorVehicleTracker.java 
 *@author Administrator
 *
 */
public class MonitorVehicleTracker
{
    private final Map<String, MutablePoint> locations;
    
    //构造函数对map进行初始化
    public MonitorVehicleTracker(Map<String, MutablePoint> locations)
    {
        //为了保持内部数据不会发生逸出,进行深拷贝
        this.locations = deepCopy(locations);
    }
    
    public synchronized Map<String, MutablePoint> getLocations()
    {
        return deepCopy(locations);
    }
    
    public synchronized MutablePoint getLocation(String id)
    {
        //获取要返回的数据
        MutablePoint loc = locations.get(id);
        //创建一个新的对象返回
        return loc == null ? null : new MutablePoint(loc);
    }
    
    public synchronized void setLocation(String id, int x, int y)
    {
        MutablePoint loc = locations.get(id);
        if(loc == null)
        {
            //如果没有这个对象的话，抛出异常，还是重新创建，看个人业务
            throw new IllegalArgumentException("没有这个id：" + id);
        }
        loc.setX(x);
        loc.setY(y);
    }
    
    private static Map<String, MutablePoint> deepCopy(Map<String, MutablePoint> m)
    {
        //创建一个新的接受数据对象
        Map<String, MutablePoint> result = new HashMap<String, MutablePoint>();
        //循环取数据
        for(String id : m.keySet())
        {
            //根据key取值
            result.put(id, m.get(id));
        }
        
        //返回数据,返回指定映射的不可修改视图。
        //此方法允许模块为用户提供对内部映射的“只读”访问
        return Collections.unmodifiableMap(result);
    }
}