Oracle官方并发教程之不可变对象

    xiaoxiao2024-03-28  10

    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:

    1SynchronizedRGB color = 2     new SynchronizedRGB(0, 0, 0, "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。

    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)将类的所有字段定义为final、private的。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。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:

    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。所有的字段都已经是私有的,加上final即可。将类声明为final的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:

    查看源代码 打印 帮助 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 相关资源:敏捷开发V1.0.pptx
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