Effective Java 筆記（十二）

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NO.48 對共用可變資料的同步訪問

　　同步，不僅可以阻止一個線程看到對象處於不一致的狀態中，它還可以保證通過一系列看似順序執行的狀態轉變序列，對象從一種一致的狀態變遷到另一種一致的狀態。

　　synchronized關鍵字可以保證在同一時刻，只有一個線程在執行一條語句，或者一段代碼塊。java語言保證讀或寫一個變數是原子的，除非這個變數的類型是long或double.

　　java的記憶體模型決定，為了線上程之間可靠地通訊，以及為了互斥訪問，對原子資料的讀寫進行同步是需要的。看一個可怕的例子：
//Broken - require synchronization!<br />private static int nextSerialNumber=0;<br />public static int generateSerialNumber(){<br /> return nextSerialNumber++;<br />}

　　對其改進，只需要在generateSerialNumber的聲明中增加synchronized修飾符即可。

　　為了終止一個線程，一種推薦的做法是讓線程輪詢某個域，該域的值如果發生變化，就表明此線程就應該終止自己。下面的例子就是這個思路，但在同步出了問題。
//Broken - requires synchronization<br />public class StoppableThread extends Thread{<br />private boolean stopRequested=false;<br />public void run(){<br /> boolean done=false;<br /> while(!stopRequested && !done){<br /> ...//do what needs to be done in the thread<br /> }<br />}<br />public void requestStop(){<br /> stopRequested=true;<br /> }<br />}

　　對其改進如下：
//Properly synchronized cooperative thread temination<br />public class StoppableThread extends Thread{<br />private boolean stopRequested=false;<br />public void run(){<br /> boolean done=false;<br /> while(!stopRequested() && !done){<br /> ...//do what needs to be done in the thread<br /> }<br />}<br />public synchronized void requestStop(){<br /> stopRequested=true;<br />}<br />private synchronized boolean stopRequested(){<br /> return stopRequested;<br /> }<br />}

　　另一種改進是，將stopRequested聲明為volatile，則同步可以省略。

　　再來看延遲初始設定(lazy initialization)問題，雙重訪問模式並不一定都能正常工作，除非被共用的變數包含一個原語值。看例子：
//The double-check idion fro lazy initialization - broken!<br />private static Foo foo=null;<br />public static Foo getFoo(){<br /> if (foo==null){<br /> synchronized(Foo.class){<br /> if(foo==null)foo=new Foo();<br /> }<br /> }<br /> return foo;<br />}

　　最容易的修改是省去延遲初始設定：
//normal static initialization (not lazy)<br />private static finall Foo foo=new Foo();<br />public static Foo getFoo(){<br /> return foo;<br />}

　　或者使用正確的同步方法，但可能增加少許的同步開銷：
//properly synchronized lazy initialization<br />private static Foo foo=null;<br />public static synchronized Foo getFoo(){<br /> if(foo==null)foo=new Foo();<br /> return foo;<br />}

　　按需初始化容器模式也不錯，但是它只能用於靜態域，不能用於執行個體域。
//The initialize-on-demand holder class idiom<br />private static class FooHolder(){<br /> static final Foo foo=new Foo();<br />}<br />public static Foo getFoo(){ return FooHolder.foo;}

　　簡而言之，無論何時當多個線程共用可變資料的時候，每個讀或寫資料的線程必須獲得一把鎖。如果沒有同步，則一個線程所做的修改就無法保證被另一個線程所觀察到。

NO.51 不要依賴於線程調度器

　　不能讓應用程式的正確性依賴於線程調度器。否則，結果得到的應用程式既不健壯也不具有可移植性。作為一個推論，不要依賴Thread.yield或者線程優先順序。這些設施都只是影響到調度器，它們可以被用來提高一個已經能夠正常工作的系統的服務品質，但永遠不應用來“修正”一個原本並不能工作的程式。

　　編寫健壯的、響應良好的、可移植的多線程應用程式的最好辦法是，儘可能確保在任何給定時刻只有少量的可運行線程。這種辦法採用的主要技術是，讓每個線程做少量的工作，然後使用Object.Wait等待某個條件發生，或者使用Thread.sleep睡眠一段時間。

NO.52 執行緒安全性的文檔化

　　每個類都應該清楚地在文檔中說明它的安全執行緒屬性。在一個方法的聲明中出現synchronized修飾符，這是一個實現細節，並不是匯出的API文檔的一部分。

　　一個類為了可被多個安全執行緒地使用，必須在文檔中清楚地說明它所支援的執行緒安全性層級。

    非可變性(immutable)-這個類的執行個體對於其它客戶而言是不變的，不需要外部的同步。參見13條。

    線程程安全的(thread-safe)-這個類的執行個體是可變的，但是所有的地方都包含足夠的同步手段，這些執行個體可以被並發使用無需外部同步。

    有條件的安全執行緒(conditionally thread-safe)-這個類(或關聯的類)包含有某些方法，它們必須被順序調用，而不能受到其它線程的幹擾，除此之外，這種安全執行緒層級與上一種情形相同。為了消除被其他線程幹擾的可能性，客戶在執行此方法序列期間，必須獲得一把適當的鎖。如HashTable或Vector，它們的迭代器要求外部同步。如：
Hashtable h=...;<br />synchronized(h){<br /> for(Enumeration e=h.keys();e.hasMoreElements();)<br /> f(e.nextElement());<br />}

    線程相容的(thread-compatible)-在每個方法調用的外圍使用外部同步，此時這個類的執行個體可以被安全的並發使用。如ArrayList或HashMap

    線程對立的(thread-hostile)這個類不能安全地被多個線程並發使用，即使所有的方法調用都被外部同步包圍。通常情況下，線程對立的根源在於，這個類的方法要修改待用資料，而這些待用資料可能會影響到其它的線程。

　　對於有條件的安全執行緒類，在文檔中指明“為了允許方法調用序列以原子方式執行，哪一個對象應被鎖住”.

NO.53 避免使用線程組

　　除了線程、鎖和監視器之外，線程系統還提供了一個基本的抽象，即線程組(thread-group)。然而線程組並沒有提供太多有用的功能。

　　一個例外是，當線程組中的一個線程拋出一個未被捕獲的異常時，ThreadGroup.uncaughtException方法會被自動調用。“執行環境”使用這個方法，以便用適當的方式來響應未被捕獲的異常。

NO.54 保護性地編寫readObject方法

　　編寫一個類的readObject方法，相當於編寫一個公有的建構函式，無論給它傳遞一個什麼樣的位元組流，它都必須產生一個有效執行個體。下面是縮寫健壯的readObject方法的指導原則：

①對於對象參考網域必須保持為私人的類，對“將被儲存到這些域中的對象”進行保護性拷貝。非可變類的可變組件就屬於這一類別。

②對於具有約束條件的類，一定要檢查約束條件是否滿足，如果不滿足的話，則拋出一個InvalidObjectException異常。這些檢查應跟在所有的保護性拷貝之後。

③如果在對象圖被還原序列化之後，整個對象圖必須都是有效，則應該使用ObjectInputValidation介面。

④無論是直接方式還是間接方式，都不要調用類中可被改寫的方法。

⑤readResolve方法有可能取被用來替代保護性的readObject方法。

　　不嚴格地說，readObject是一個“用位元組流作為唯一參數”的建構函式。當面對一個人工偽造的位元組流的時候，readObject產生的對象會違反它所屬的類的約束條件。初步的方法，是在readObject方法進行約束性檢查，如下例：
private void readObject(OjbectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException{<br /> s.defaultReadObject();<br /> //Check that our invariants are satisfied<br /> if(start.compareTo(end)>0) throw new InvalidObjectException(start+" after "+ end);<br />}

　　對上述的防範仍可進行攻擊：偽造一個位元組流，這個位元組流以一個有效Period執行個體所產生的位元組流作為開始，然後附加上兩個額外的引用，指向 Period執行個體中的兩個內部私人Date域，攻擊者通過引用攻擊內部域。所以，當一個對象被還原序列化的時候，對於客戶不應該擁有的對象引用，如果哪個域包含了這樣的對象引用，則必須要做保護性拷貝，這是非常重要的。如下例：
private void readObject(ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException{<br /> s.defaultReadObject();<br /> start=new Date(start.getTime());<br /> end=new Date(end.getTime());<br /> if(start.compareTo(end)>0) throw new InvlaidObjectException(start+" after "+end);<br />}

 
NO.57 必要時提供一個readResolve方法

　　無論是 singleton，或是其他執行個體受控(instance-controlled)的類，必須使用readResolve方法來保護“執行個體－控制的約束 ”。從本質上來講，readResovle方法把一個readObject方法從一個事實上的公有建構函式變成一個事實上的公有靜態工廠。對於那些禁止包外繼承的類而言，readResolve方法作為保護性的readObject方法的一種替代，也是非常有用的。

　　如下sigleton類：
public class Elvis{<br /> public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();<br /> private Elvis(){<br /> ...<br /> }<br /> ...//remainder omitted<br />}

　　如果Elvis執行個體序列化介面，則下面的readResolve方法足以保證它的sigleton屬性。
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{<br /> //return the one true elvis and let the GC take care of the Elvis impersonator<br /> return INSTANCE;<br />}

　　不僅僅對於singleton對象是必要的，readResolve方法對於所有其它的執行個體受控類(如型別安全枚舉類型)也是必需的。

　　readResolve方法的第二個用法是，就像在第56條建議的那樣，作為保護性的readObject方法的一種保守的替代選擇。此時，第56條中的readObject方法可以下例的例子替代：
//the defensive readResolve idiom<br />private Object readResolve() throws ObjectStreamException(){<br /> return new Period(start,end);<br />}

　　對於那些允許繼承的類，readResolve方法可能無法替代保護性的readObject方法。如果超類的readResolve方法是final 的，則使得子類執行個體無法被正常地還原序列化。如果超類的readResolve方法是可改寫的，則惡意的子類可能會用一個方法改寫它，該方法返回一個受損的執行個體。

 

      結束語：花了好幾個月斷斷續續地把這本書看完了，期間做了好幾個項目，忙了一段時間，看書的進度有些拖延，現在看之前整理的筆記都有點遺忘了，不過沒關係，以後可以返回去看看，溫故而知新嘛。。。