一、共享模型之不可变
1.日期转换的问题
@Slf4j
public class TestDate {
public static void main(String[] args) {
test3();
}
private static void test1() {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(() -> {
try {
log.debug("{}", sdf.parse("2023-12-04"));
} catch (Exception e) {
log.error("{}", e);
}
}).start();
}
}
//java.lang.NumberFormatException: For input string: ""
//java.lang.NumberFormatException: empty String
/**
* 加锁解决
*/
private static void test2() {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
synchronized (sdf) {
try {
log.debug("{}", sdf.parse("2023-12-04"));
} catch (Exception e) {
log.error("{}", e);
}
}
}).start();
}
}
//15:12:41.511 [Thread-0] DEBUG juc.nochange.TestDate - Mon Dec 04 00:00:00 CST 2023
/**
* 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，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
*/
private static void test3() {
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
LocalDate date = dtf.parse("2023-12-04", LocalDate::from);
log.debug("{}", date);
}).start();
}
}
//15:13:54.269 [Thread-1] DEBUG juc.nochange.TestDate - 2023-12-04
}
二、不可变类设计
String类：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
1.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
2.保护性拷贝
使用字符串时，也有一些跟修改相关的方法，比如 substring 等，substring 的实现：
public String substring(int beginIndex) {
if (beginIndex < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
int subLen = value.length - beginIndex;
if (subLen < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}
//其内部是调用 String 的构造方法创建了一个新字符串，构造方法，没有对 final char[] value 做出修改：
public String(char value[], int offset, int count) {
if (offset < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
}
if (count <= 0) {
if (count < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
}
if (offset <= value.length) {
this.value = "".value;
return;
}
}
// Note: offset or count might be near -1>>>1.
if (offset > value.length - count) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
}
this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}
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）】
三、无状态类设计
享元模式
1.包装类
避免对象重复创建：
在IDK中 Boolean，Byte， Short, Integer, Long，Character 等包装类提供了value0f方法，例如Long的value0f会缓存-128~127之间的Long对象，在这个范围之间会重用对象，大于这个范围，才会新建Long对象
private static class LongCache {
private LongCache(){}
static final Long cache[] = new Long[-(-128) + 127 + 1];
static {
for(int i = 0; i < cache.length; i++)
cache[i] = new Long(i - 128);
}
}
public static Long valueOf(String s) throws NumberFormatException
{
return Long.valueOf(parseLong(s, 10));
}
public static Long valueOf(long l) {
final int offset = 128;
if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache
return LongCache.cache[(int)l + offset];
}
return new Long(l);
}
- Byte,Short,Long 缓存的范围都是-128~127
- Character缓存的范围是0~127
- Integer的默认范围是-128~127，最小值不能变，但最大值可以通过调整虚拟机参数
-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high来改变 - Boolean 缓存了 TRUE 和 FALSE
四、连接池设计
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
Pool pool = new Pool(2);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(() -> {
Connection conn = pool.borrow();
try {
Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
pool.free(conn);
}).start();
}
}
}
@Slf4j
class Pool {
// 1. 连接池大小
private final int poolSize;
// 2. 连接对象数组
private Connection[] connections;
// 3. 连接状态数组 0 表示空闲， 1 表示繁忙
private AtomicIntegerArray states;
// 4. 构造方法初始化
public Pool(int poolSize) {
this.poolSize = poolSize;
this.connections = new Connection[poolSize];
this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
connections[i] = new MockConnection("连接" + (i+1));
}
}
// 5. 借连接
public Connection borrow() {
while(true) {
for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
// 获取空闲连接
if(states.get(i) == 0) {
if (states.compareAndSet(i, 0, 1)) {
log.debug("borrow {}", connections[i]);
return connections[i];
}
}
}
// 如果没有空闲连接，当前线程进入等待
synchronized (this) {
try {
log.debug("wait...");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// 6. 归还连接
public void free(Connection conn) {
for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
if (connections[i] == conn) {
states.set(i, 0);
synchronized (this) {
log.debug("free {}", conn);
this.notifyAll();
}
break;
}
}
}
}
class MockConnection implements Connection {
private String name;
public MockConnection(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "MockConnection{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
// @Override....
}
以上实现没有考虑
- 连接的动态增长与收缩
- 连接保活 (可用性检测)
- 等待超时处理
- 分布式 hash
对于关系型数据库，有比较成熟的连接池实现，例如c3p0.druid等对于更通用的对象池，可以考虑使用apache commons pool，例如redis连接池可以参考jedis中关于连接池的实
