Java并发编程与高并发解决方案--安全发布对象

目录

发布对象

 对象逸出

安全发布对象

四种方式

懒汉模式--实例单例

  懒汉模式 -->双重同步锁单例模式

饿汉模式--实例单例

 饿汉模式--静态代码块实例单例

 枚举方式--实例单例 （最安全、推荐）

不可变对象

final关键字

final关键字的好处

final知识点总结

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发布对象

使一个对象能够被当前范围之外的代码所使用

private String [] states = {"a", "b", "c"};

......

public static void main(String[] args) {

     a = new UnsafePushlish();

     log.info("输出修改前信息");    //结果为a , b , c

    a.getSates()[0] = "d";

     log.info("输出修改后信息");    //结果为d , b , c

}

 对象逸出

一种错误的发布。当一个对象还没有构造完成时，就使它被其他线程所见。（可以start()方法同一启动）

@Slf4j
@NotThreadSafe
@NotRecommend
public class Escape {
    private int thisCanBeEscape = 0;
    public Escape () {
        new InnerClass();
    }
    private class InnerClass {  //内部类
        public InnerClass() {
            log.info("{}", Escape.this.thisCanBeEscape);   //在未完全构造时就已经发布，已经可以看到this------this已经溢出
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Escape();
    }
}

安全发布对象

四种方式

1. 在静态初始化函数中初始化一个对象引用
2. 将对象的引用保存到volatile类型域或者AtomicReference对象中
3. 将对象的引用保存到某个正确构造对象的final类型域中
4. 将对象的引用保存到一个由锁保护的域中

懒汉模式--实例单例

/**
 * 懒汉模式
 * 单例实例在第一次使用时进行创建
 */
public class SingletonExample1 {
    // 私有构造函数
    private SingletonExample1() {
    }
 
    // 单例对象
    private static SingletonExample1 instance = null;
    // 静态的工厂方法(在多线程时候，可以通过加synchronized使其同步) 但是在方法上加synchronized会增大性能消耗
    public static SingletonExample1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonExample1();
        }
        return instance;
    }

  懒汉模式 -->双重同步锁单例模式

 /**
 * 懒汉模式 -》 双重同步锁单例模式
 * 单例实例在第一次使用时进行创建
 */
//非线程安全
public class SingletonExample4 {
    // 私有构造函数
    private SingletonExample4() {
    }
    //instance = new SingletonExample4();会发生的操作

    // 1、memory = allocate() 分配对象的内存空间
    // 2、ctorInstance() 初始化对象
    // 3、instance = memory 设置instance指向刚分配的内存
 
    // JVM和cpu优化，发生了指令重排
 
    // 1、memory = allocate() 分配对象的内存空间
    // 3、instance = memory 设置instance指向刚分配的内存
    // 2、ctorInstance() 初始化对象
 
    // 单例对象
    private static SingletonExample4 instance = null;
 
    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample4 getInstance() {
        if (instance == null) { // 双重检测机制        // 线程B
            synchronized (SingletonExample4.class) { // 同步锁
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonExample4(); // 线程A - 3
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

线程不安全--指令重排

改进方法：

// 单例对象 volatile + 双重检测机制 --> 禁止指令重排

private volatile static SingletonExample5 instance = null;   //线程安全

饿汉模式--实例单例

/**
 * 饿汉模式
 * 单例实例在类装载时进行创建
 */
public class SingletonExample2 {
    // 私有构造函数
    private SingletonExample2() {
    }
    // 单例对象
    private static SingletonExample2 instance = new SingletonExample2();
    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

 饿汉模式是线程安全操作，但如果在构造方法里面有过多的处理，很让类加载的很慢，影响性能。并且如果加载完毕了，但是又没有用到，资源会浪费

 饿汉模式--静态代码块实例单例

 
/**
 * 饿汉模式
 * 单例实例在类装载时进行创建
 */
@ThreadSafe
public class SingletonExample6 {
    // 私有构造函数
    private SingletonExample6() {
    }
    // 单例对象
    private static SingletonExample6 instance = null;   //1
    static {
        instance = new SingletonExample6();                 //2
    }
    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample6 getInstance() {      //3
        return instance;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getInstance().hashCode());
        System.out.println(getInstance().hashCode());
    }
}

 代码中的顺序一定要注意，代码块是按照顺序执行的，调换1，2的顺序会发生实例为空的现象。

 枚举方式--实例单例 （最安全、推荐）

/**
 * 枚举模式：最安全
 */
@ThreadSafe
@Recommend
public class SingletonExample7 {
    // 私有构造函数
    private SingletonExample7() {
    }
    public static SingletonExample7 getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }
    private enum Singleton {
        INSTANCE;
        private SingletonExample7 singleton;
        // JVM保证这个方法绝对只调用一次
        Singleton() {
            singleton = new SingletonExample7();
        }
        public SingletonExample7 getInstance() {
            return singleton;
        }
    }
}

相对懒汉模式，线程更安全

相对饿汉模式，在调用的时候才初始化，节约资源 

不可变对象

不可变对象需要满足的条件：

1. 对象创建以后其状态就不能修改
2. 对象所有域都是final类型
3. 对象时正确创建的(在对象创建期间，this引用没有逸出)

 不可变对象举例

Collections.unmodifiableXXX:Collection、List、Set、Map....

map = Collections.unmodifiableMap(map);  //修饰后map不可修改，会抛出异常

源码分析:  返回一个新建的unmodifiableMap(map)，初始化后将之前的数值拷贝到unmodifiableMap(map)中，需要更新的方法直接替换成抛出异常。

Guava:ImmutableXXX:Collection、List、Set、Map.....

final关键字

可修饰类、方法、变量

修饰类：不能被继承，Java中有许多类是final的，譬如String, Interger以及其他包装类

修饰方法：1、锁定方法不被继承类修改；2、效率

修饰变量：基本数据类型变量、引用类型变量(初始化之后不能再指向另外变量)，集合中key/value中的value值是可以改变的

final关键字的好处

1. final关键字提高了性能。JVM和Java应用都会缓存final变量。
2. final变量可以安全的在多线程环境下进行共享，而不需要额外的同步开销。
3. 使用final关键字，JVM会对方法、变量及类进行优化。

final知识点总结

1. final关键字可以用于成员变量、本地变量、方法以及类。
2. final成员变量必须在声明的时候初始化或者在构造器中初始化，否则就会报编译错误。
3. 你不能够对final变量再次赋值。
4. 本地变量必须在声明时赋值。
5. 在匿名类中所有变量都必须是final变量。
6. final方法不能被重写。
7. final类不能被继承。
8. final关键字不同于finally关键字，后者用于异常处理。
9. final关键字容易与finalize()方法搞混，后者是在Object类中定义的方法，是在垃圾回收之前被JVM调用的方法。
10. 接口中声明的所有变量本身是final的。
11. final和abstract这两个关键字是反相关的，final类就不可能是abstract的。
12. final方法在编译阶段绑定，称为静态绑定(static binding)。
13. 没有在声明时初始化final变量的称为空白final变量(blank final variable)，它们必须在构造器中初始化，或者调用this()初始化。不这么做的话，编译器会报错“final变量(变量名)需要进行初始化”。
14. 将类、方法、变量声明为final能够提高性能，这样JVM就有机会进行估计，然后优化。
15. 按照Java代码惯例，final变量就是常量，而且通常常量名要大写：

    private final int COUNT = 10;

16. 对于集合对象声明为final指的是引用不能被更改，但是你可以向其中增加，删除或者改变内容。

    private final List Loans = new ArrayList();
    list.add(“home loan”);  //valid
    list.add("personal loan"); //valid
    loans = new Vector();  //not valid