java对象不会被改变_Java 并发编程（二）对象的不变性和安全的公布对象

二、安全公布

到眼下为止，我们重点讨论的是怎样确保对象不被公布，比如让对象封闭在线程或还有一个对象的内部。当然，在某些情况下我们希望在多个线程间共享对象，此时必须确保安全地进行共享。然而，假设仅仅是像以下程序那样将对象引用保存到公有域中，那么还不足以安全地公布这个对象。

//不安全的公布

public Holder holder;

public void initialize() {

holder = new Holder(42);

}

你可能会奇怪。这个看似没有问题的演示样例何以会执行失败。

因为存在可见性问题，其它线程看到的Holder对象将处于不一致的状态，即便在该对象的构造函数中已经正确地构建了不变性条件。这样的不对的公布导致其它线程看到尚未创建完毕的对象。

不对的公布：正确的对象被破坏

你不能指望一个尚未被全然创建的对象拥有完整性。某个观察该对象的线程将看到对象处于不一致的状态。然后看到对象的状态突然发生变化，即使线程在对象公布后还没有改动过它。其实，假设以下程序中的Holder使用前面程序中的不安全公布方式，那么还有一个线程在调用assertSanity时将抛出AssertionError。

public class Holder {

private int n;

public Holder(int n) { this.n = n; }

public void assertSanity() {

if (n != n)

throw new AssertionError("This statement is false.");

}

因为没有使用同步来确保Holder对象对其它线程可见，因此将Holder称为“未被正确公布”。在未被正确公布的对象中存在两个问题。

首先，除了公布对象的线程外，其它线程能够看到的Holder域是一个失效值。因此将看到一个空引用或者之前的旧值。

然而，更糟糕的情况是，线程看到Holder引用的值是最新的，但Holder状态的值却是失效的。情况变得更加不可预測的是，某个线程在第一次读取域时得到失效值，而再次读取这个域时会得到一个更新值。这也是assertSainty抛出AssertionError的原因。

假设没有足够的同步，那么当在多个线程间共享数据时将发生一些很奇怪的事情。

不可变对象与初始化安全性

因为不可变对象是一种很重要的对象，因此Java内存模型为不可变对象的共享提供了一种特殊的初始化安全性保证。我们已经知道，即使某个对象的引用对其它线程是可见的，也并不意味着对象状态对于使用该对象的线程来说一定是可见的。为了确保对象状态能呈现出一致的视图，就必须使用同步。

还有一方面。即使在公布不可变对象的引用时没有使用同步，也仍然能够安全地訪问该对象。

为了维持这样的初始化安全性的保证。必须满足不可变性的全部需求：状态不可改动，全部域都是final类型。以及正确的构造过程。(假设Holder对象是不可变的，那么即使Holder没有被正确地公布。在assertSanity中也不会抛出AssertionError。

)

不论什么线程都能够在不须要额外同步的情况下安全地訪问不可改变对象，即使在公布这些对象时没有使用同步。

这样的保证还将延伸到被正确创建对象中全部final类型的域。在没有额外同步的情况下，也能够安全地訪问final类型的域。然而。假设final类型的域所指向的是可变对象。那么在訪问这些域所指向的对象的状态时仍然须要同步。

安全公布的经常使用模式

可变对象必须通过安全的方式来公布，这通常意味着在公布和使用该对象的线程时都必须使用同步。

如今，我们将重点介绍怎样确保使用对象的线程可以看到该对象处于已公布的状态。并稍后介绍怎样在对象公布后对其可见性进行改动。

安全地公布一个对象。对象的应用以及对象的状态必须同一时候对其它线程可见。一个正确构造的对象能够通过下面方式来安全地公布：

在静态初始化函数中初始化一个对象引用

将对象的应用保存到volatile类型的域或者AtomicReferance对象中

将对象的引用保存到某个正确构造对象的final类型域中

将对象的引用保存到一个由锁保护的域中。

在线程安全容器内部的同步意味着，在将对象放入到某个容器。比如Vector或synchronizedList时，将满足上述最后一条需求。假设线程A将对象X放入一个线程安全的容器。随后线程B读取这个对象，那么能够确保B看到A设置的X状态，即便在这段读/写X的应用程序代码中没有包括显式的同步。虽然Javadoc在这个主题上没有给出非常清晰的说明，但线程安全库中的容器类提供了下面的安全公布保证：

通过将一个键或者值放入Hashtable、synchronizedMap或者ConcurrentMap中，能够安全地将它公布给不论什么从这些容器中訪问它的线程(不管是直接訪问还是通过迭代器訪问)

通过将某个元素放入Vector、CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、synchronizedList或synchronizedSet中，能够将该元素安全地公布到不论什么从这些容器中訪问该元素的线程

通过将某个元素放入BlockingQueue或者ConcurrentLinkedQueue中，能够将该元素安全地公布到不论什么从这些队列中訪问该元素的线程。

类库中的其它数据传递机制(比如Future和Exchanger)相同能实现安全公布。在介绍这些机制时将讨论它们的安全公布功能。

通常，要公布一个静态构造的对象，最简单和最安全的方式是使用静态的初始化器：

public static Holder holder = new Holder(42);

静态初始化器由JVM在类的初始化阶段运行。

因为在JVM内部存在着同步机制，因此通过这样的方式初始化的不论什么对象都能够被安全地公布[JLS 12.4.2]。

事实不可变对象

假设对象在公布后不会被改动，那么对于其它在没有额外同步的情况下安全地訪问这些对象的线程来说，安全公布是足够的。全部的安全公布机制都能确保。当对象的引用对全部訪问该对象的线程可见时，对象公布时的状态对于全部线程也将是可见的，而且假设对象状态不会再改变，那么就足以确保不论什么訪问都是安全的。

假设对象从技术上来看是可变的，但其状态在公布后不会再改变。那么把这样的对象称为“事实不可变对象(Effectively Immutable Object)”。这些对象不须要满足之前提出的不可变性的严格定义。在这些对象公布后。程序仅仅需将它们视为不可变对象就可以。通过使用事实不可变对象。不仅能够简化开发过程，并且还能因为降低了同步而提高性能。

在没有额外的同步的情况下，不论什么线程都能够安全地使用被安全公布的事实不可变对象。

比如，Date本身是可变的，但如果将它作为不可变对象来使用，那么在多个线程之间共享Date对象时，就能够省去对锁的使用。

如果须要维护一个Map对象，当中保存了每位用户的近期登录时间：

public Map lastLogin =Collections.synchronizedMap(new HashMap());

假设Date对象的值在被放入Map后就不会改变，那么synchronizedMap中的同步机制就足以使Date值被安全地公布。而且在訪问这些Date值时不须要额外的同步。

可变对象

假设对象在构造后能够改动，那么安全公布仅仅能确保“公布当时”状态的可见性。对于可变对象，不仅在公布对象时须要使用同步，并且在每次对象訪问时相同须要使用同步来确保兴许改动操作的可见性。

要安全地共享可变对象。这些对象就必须被安全地公布。并且必须是线程安全的或者由某个锁保护起来。

对象的公布需求取决于它的可变性：

不可变对象能够通过随意机制来公布

事实不可改变必须通过安全方式公布

可变对象必须通过安全方式公布。而且必须是线程安全的或者由某个锁保护起来