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线程安全的 Java 函数设计模式

来源:图灵教育
时间:2024-09-04 19:47:16

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

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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