本章内容

  • 不可变类的使用
  • 不可变类设计
  • 无状态类设计

    日期转换的问题

    问题提出
    下面的代码在运行时，由于 SimpleDateFormat 不是线程安全的 ```java SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(“yyyy-MM-dd”); for (int i = 0; i < 10; i++) {
    1.    new Thread(() -> {
    2.        try {
    3.            log.debug("{}", sdf.parse("1951-04-21"));
    4.        } catch (Exception e) {
    5.            log.error("{}", e);
    6.        }
    7.    }).start();
    }
  1. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/21621722/1635488284317-fd0b4a7b-d386-430a-b863-4c1a730e41e1.png#clientId=u393851de-010b-4&from=paste&id=u6cb59ecf&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=594&originWidth=692&originalType=binary&ratio=1&size=182833&status=done&style=shadow&taskId=ud9d74a8b-47a2-4d28-9ef1-4fab9909938)
  2. <a name="sd59Y"></a>
  3. ## 思路 - 同步锁
  4. 这样虽能解决问题，但带来的是性能上的损失，并不算很好：<br /> 如果一个对象在不能够修改其内部状态（属性），那么它就是线程安全的，因为不存在并发修改啊！这样的对象在 Java 中有很多，例如在 Java 8 后，提供了一个新的日期格式化类：  <br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/21621722/1635488334511-586bde89-72cd-4e8c-a182-21c530b08a71.png#clientId=u393851de-010b-4&from=paste&id=u99eda305&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=334&originWidth=807&originalType=binary&ratio=1&size=58136&status=done&style=shadow&taskId=ufd7d6758-1eae-4993-80b6-d24290697e8)
  5. <a name="aiy0N"></a>
  6. #  不可变设计  
  7.  另一个大家更为熟悉的 String 类也是不可变的，以它为例，说明一下不可变设计的要素  
  8. ```java
  9. public final class String
  10.  implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
  11.  /** The value is used for character storage. */
  12.  private final char value[];
  13.  /** Cache the hash code for the string */
  14.  private int hash; // Default to 0
  16.  // ...
  18. }

final 的使用

发现该类、类中所有属性都是 final 的

  • 属性用 final 修饰保证了该属性是只读的，不能修改
  • 类用 final 修饰保证了该类中的方法不能被覆盖，防止子类无意间破坏不可变性

    保护性拷贝

    但有同学会说，使用字符串时，也有一些跟修改相关的方法啊，比如 substring 等，那么下面就看一看这些方法是 如何实现的，就以 substring 为例：
    ```java public String substring(int beginIndex) { if (beginIndex < 0) {
    1.    throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    } int subLen = value.length - beginIndex; if (subLen < 0) {
    1.    throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    } return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen); }
  1.  发现其内部是调用 String 的构造方法创建了一个新字符串，再进入这个构造看看，是否对 final char[] value 做出 了修改：  
  2. ```java
  3. public String(char value[], int offset, int count) {
  4.  if (offset < 0) {
  5.      throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
  6.  }
  7.  if (count <= 0) {
  8.      if (count < 0) {
  9.          throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
  10.      }
  11.      if (offset <= value.length) {
  12.          this.value = "".value;
  13.          return;
  14.      }
  15.  }
  16.  if (offset > value.length - count) {
  17.      throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
  18.  }
  19.  this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
  20. }

结果发现也没有，构造新字符串对象时，会生成新的 char[] value，对内容进行复制 。这种通过创建副本对象来避 免共享的手段称之为【保护性拷贝（defensive copy）】

无状态

在 web 阶段学习时，设计 Servlet 时为了保证其线程安全，都会有这样的建议，不要为 Servlet 设置成员变量，这种没有任何成员变量的类是线程安全的
因为成员变量保存的数据也可以称为状态信息，因此没有成员变量就称之为【无状态】

final 原理

  1. 设置 final 变量的原理
    理解了 volatile 原理，再对比 final 的实现就比较简单了
    ```java public class TestFinal { final int a = 20; }
  1.  字节码  
  2. ```java
  3. 0: aload_0
  4. 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
  5. 4: aload_0
  6. 5: bipush 20
  7. 7: putfield #2 // Field a:I
  8.  <-- 写屏障
  9. 10: return

发现 final 变量的赋值也会通过 putfield 指令来完成，同样在这条指令之后也会加入写屏障，保证在其它线程读到 它的值时不会出现为 0 的情况