线程安全的 Java 函数设计模式

线程安全的 java 多线程环境下共享数据的安全访问和修改可以保证函数设计模式。模式：不可变性：创建不可变对象，确保数据不能修改。同步：使用锁定机制确保只有一个线程访问共享数据。原子操作：使用原子操作，确保共享数据的更新一次完成。实战案例：利用不可变模式在并发环境中创建共享缓存，通过替换旧值来实现写入。

线程安全的 Java 函数设计模式

在多线程环境中，多线程并发访问和修改共享数据可能会导致数据不一致或损坏。为了处理这种情况，可以采用线程安全函数设计模式，以确保并发访问中共享数据的安全性和完整性。

不可变性

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原理：创建不可改变的对象，使对象一旦创建就无法修改。

优点：无需任何同步机制，是最简单、最有效的线程安全模式。

示例：

public class ImmutableString {

    private final String value;

    public ImmutableString(String value) {
        this.value = value;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }
}

同步

原理：采用同步机制，如同步机制 synchronized 关键字或 ReentrantLock 在任何给定的时间访问共享数据，确保只有一个线程。

优点：当共享数据需要修改时，同步是一种常用的方法。

示例：

public class SynchronizedCounter {

    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

原子性操作

原理：使用原子操作，如 AtomicInteger 或 concurrent collections，确保共享数据是原子，即一次完成，不会被其他线程中断。

优点：当共享数据需要简单更新时，原子操作是一种高性能的选择。

示例：

public class AtomicCounter {

    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

实战案例

考虑并发环境中的共享缓存示例，多个线程需要读写缓存。使用不可变模式，我们可以在新值可用时创建不可变的缓存对象并替换旧值：

public class ConcurrentCache<K, V> {

    private ImmutableMap<K, V> cache;

    public synchronized void put(K key, V value) {
        cache = ImmutableMap.<K, V>builder().putAll(cache).put(key, value).build();
    }

    public V get(K key) {
        return cache.get(key);
    }
}

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