对象的组合：
如何将现有的线程安全组件，组合成我们想要的更大规模的程序。
设计线程安全的类：
设计线程安全类的三个要素：
1.找出构成对象状态的所有变量；
2.找出约束状态变量的不变性条件；
3.建立对象状态的并发访问管理策略。
收集同步需求：
如果不了解对象的不变性条件与后验条件，那就不能确保线程安全性。要满足在状态变量的有效值或状态转换上的各种约束条件，就需要借助原子性和封装性。
依赖状态的操作：
如果在某个操作中包含有基于状态的先验条件，那么这个操作就称为依赖状态的操作。如在操作前，判断当前状态是否可以进行当前操作。
状态的所有权：
所有权与封装性总是相互关联的：对象封装它拥有的状态，即对它封装的状态拥有所有权，当然所有权可以通过传递对象，变成共享所有权。
实例封闭：
将数据封装在对象内部，可以将数据的访问限制在对象的方法上，从而更容易确保线程在访问数据时总能持有正确的锁。
/**
* 这里将mySet实例封闭在PersonSet中，
* 尽管HashSet是非线程安全类，
* 由于mySet是私有且不会逸出的,
* 我们通过公共接口提供给外部访问，但加上了PersonSet内置锁保护synchronized,
* 因而PersonSet是一个线程安全的类
*/
@ThreadSafe
public class PersonSet {
private final Set mySet = new HashSet<>();
public synchronized void addPerson(Person p){
mySet.add(p);
}
public synchronized boolean containsPerson(Person p){
return mySet.contains(p);
}
}
封闭机制更易于构造线程安全的类，因为当封闭类的状态时，在分析类的线程安全性时就无须检查整个程序。
Java监视器模式：
Java监视器模式的对象会把对象的所有可变状态都封装起来，并由对象自己的内置锁来保护。如Vector, Hashtable等类；
我们也可以通过私有锁来代替内置锁：
public class PrivateLock {
private final Object lock = new Object();
public void methodOne(){
synchronized(lock){
// do sth.
}
}
}
线程安全性的委托：
多个线程安全的类组合成的类，不一定就是线程安全的。
/**
* 委托的PersonSet
* 将内部操作委托给线程安全的类SynchronizedSet
* 从而自身也是线程安全的
*/
@ThreadSafe
public class DelegatingPersonSet {
private final Set mySet =
Collections.synchronizedSet(new HashSet());
public void addPerson(Person p){
mySet.add(p);
}
public boolean containsPerson(Person p){
return mySet.contains(p);
}
}
独立的状态变量：
我们还可以将线程安全性委托给多个状态变量，只要这些状态变量彼此独立(不相关)：
/**
* 将线程安全性委托给多个彼此独立的状态变量
* VisualComponent使用CopyOnWriteArrayList(线程安全)来保存监听器列表
* keyListeners, mouseListeners彼此独立
* 因此VisualComponent线程安全
*/
public class VisualComponent {
private final List keyListeners =
new CopyOnWriteArrayList<>();
private final List mouseListeners =
new CopyOnWriteArrayList<>();
public void addKeyListener(KeyListener keyListener){
keyListeners.add(keyListener);
}
public void removeKeyListener(KeyListener keyListener){
keyListeners.remove(keyListener);
}
public void addMouseListener(MouseListener mouseListener){
mouseListeners.add(mouseListener);
}
public void removeMouseListener(MouseListener mouseListener){
mouseListeners.remove(mouseListener);
}
}
当委托失效时：
当类内部多个状态变量，他们之间存在不变性条件，即使这些状态变量各自是线程安全的，那么该类不一定就线程安全：
/**
* NumberRange不足以保护它的不变性条件
* 并发环境下不安全
*/
@NotThreadSafe
public class NumberRange {
//不变性条件: lower <= upper
private final AtomicInteger lower = new AtomicInteger();
private final AtomicInteger upper = new AtomicInteger();
public void setLower(int i){
if (i > upper.get()){ //不安全的检查
throw new IllegalArgumentException("lower can't > upper");
}
lower.set(i);
}
public void setUpper(int i){
if (i < lower.get()){ //不安全的检查
throw new IllegalArgumentException("lower can't > upper");
}
upper.set(i);
}
}
如果一个类是由多个独立且线程安全的状态变量组成，并且在所有的操作中都不包含无效状态转换，那么可以将线程安全性委托给底层的状态变量。
发布底层的状态变量：
如果一个状态变量是线程安全的，并且没有任何不变性条件来约束它的值，在变量的操作上也不存在任何不允许的状态转换，那么就可以安全地发布这个变量，例如发布上面VisualComponent的keyListeners, mouseListeners。
在现有的线程安全类中添加功能：
通过扩展类，来添加功能。
/**
* 通过扩展实现非重复Vector
*/
public class NoRepeatVector extends Vector {
public synchronized boolean putIfAbsent(E e){
boolean exist = contains(e);
if (!exist)
add(e);
return exist;
}
}
客户端加锁机制：
客户端加锁：对于使用某个对象X的客户端代码，使用X本身用于保护其状态的锁来保护这段客户端代码。
/**
* 这段客户端代码看似线程安全，
* 但其实并不安全，因为锁住的对象不正确，
* 这里仅是锁住ListHelper对象，但list对象并没有被锁住，
* 其他客户端仍可在不安全情况下对list进行操作
*/
@NotThreadSafe
public class ListHelper {
public List list =
Collections.synchronizedList(new ArrayList());
public synchronized boolean putIfAbsent(E x){
boolean absent = !list.contains(x);
if (absent)
list.add(x);
return absent;
}
} 所以上面的代码，我们应该对list加锁，而不是ListHelper对象：
@ThreadSafe
public class SafeListHelper {
public List list =
Collections.synchronizedList(new ArrayList());
public boolean putIfAbsent(E x){
synchronized (list) {
boolean absent = !list.contains(x);
if (absent)
list.add(x);
return absent;
}
}
}
组合：
当为现有的类添加一个原子操作时，有一种更好的方法：组合(Composition)。
/**
* 通过组合实现"若没有则添加" 下午4:48:42
*/
@ThreadSafe
public class improvedList implements List {
private final List list;
public improvedList(List list) {
this.list = list;
}
public synchronized boolean putIfAbsent(T t){
boolean absent = !list.contains(t);
if (absent)
list.add(t);
return absent;
}
@Override
public synchronized int size() {
return list.size();
}
...
}
将同步策略文档化：
在文档中说明客户代码需要了解的线程安全性保证，以及代码维护人员需要了解的同步策略。
不吝指正。
