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事与愿违:可变类出现了线程安全问题

来源: 责编: 时间:2023-10-27 17:20:52 376观看
导读大家好,我是冰河~~“确实在公司跟着老大能学到很多知识啊,之前确实也不怎么了解线程安全问题和一些解决方案,现在了解了,也终于基于不可变类实现了一个简单的功能,明天找老大帮我看看“,小菜心里想着,脸上露出了满意的微笑。

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大家好,我是冰河~~xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“确实在公司跟着老大能学到很多知识啊,之前确实也不怎么了解线程安全问题和一些解决方案,现在了解了,也终于基于不可变类实现了一个简单的功能,明天找老大帮我看看“,小菜心里想着,脸上露出了满意的微笑。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

一、情景再现

上回说到:小菜在自己实现分配的统计商品详情接口调用次数的功能时,没注意线程安全问题,导致统计出来的结果数据与实际结果偏差较大,通过老王的耐心讲解,知道了背后产生问题的根本原因,也学到了几种并发问题的解决方案。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

下班后,小菜自己尝试基于不可变类实现一个简单的功能,但是。。。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

二、事与愿违

第二天,小菜早早来到公司,昨天自己想基于不可变类实现一个简单的功能,经过自己不懈的努力,终于“完成”了自己想象的功能,心里也是比较高兴的。就等着老王来公司后,给老王看看自己实现的功能。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

正想着,小菜听到了老王说话的声音,原来是老王跟几个同事一起到公司了。看着老王走到了自己的工位上,小菜拿着自己的电脑来到老王身边说:”老大,我昨天学了不少并发问题的解决方案,对不可变类这种方式很感兴趣,回去后自己基于这种方式实现了一个小功能,你帮我看看实现的对吗?“。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

老王听后说:“我看看,你给我简单说下实现的功能是啥?”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“咱们乘坐高铁,在进站时不是都要通过身份证检票吗,我就想通过不可变类模拟实现一个检票的功能,这个检票功能支持并发访问,也就是同时支持多个人拿着身份证通过检票。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

在实现上,我想的比较简单,就是通过一个名字和身份证编号来定义一个不可变类,表示一个用户,由这个不可变类支持线程安全。再由一个Map来存储这些用户的信息,当用户通过检票时,更新下用户的信息,最终打印出来。整个过程基于不可变类实现线程安全”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“我还画了一张图”,说着小菜从电脑里打开了自己画的场景需求图,如图4-1所示。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

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老王听了后说:“嗯,我大概明白你的需求了,我看看代码实现”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

于是小菜便把电脑给了老王,要不说老王是大牛呢?老王只是用他那凌厉的眼扫了一眼,便说道:“这代码有问题”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“啊”,小菜当时就有点懵,“这,我觉得没问题呀”。。。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

三、分析代码

“那我们就结合代码来分析下原因吧”,老王说着,便让小菜看代码。“首先是这个User用户类”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

User类的源码详见:concurrent-design-patterns-immutable工程下的io.binghe.concurrent.design.demo.wrong.User。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

public class User {    private String name;    private Long idCard;    public void set(String name, Long idCard){        this.name = name;        this.idCard = idCard;    }    @Override    public String toString() {        return "User{" +                "name='" + name + '/'' +                ", idCard=" + idCard +                '}';    }}

“这个User类就是有问题的,你知道什么是不可变类吗?”,老王问小菜。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

小菜说:“知道,就是一个类一经创建,就不会发生变化的类,就叫做不可变类”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“对,概念记得倒是挺清楚的,但是这个User类不是一个不可变类呀,我们根据不可变类的定义分析下这个User类为什么不是一个不可变类”,老王巴拉巴拉的说了起来。总体上,老王针对User类为什么不是不可变类,总结了如下几点:xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 用户类没有被final修饰,可以有其他类继承User类,一旦有子类继承,就可能改变User类的状态。
  • User类里的成员变量没有被final修饰,可能会发生变化。
  • User类中提供了修改成员变量的方法。成员变量可能发生变化。
  • User类的set()方法也不是原子的,存在线程安全问题,多个线程同时访问可能会存在并发问题。

“明白了吗?”,老王问小菜。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“明白了”,小菜回答道,“其实我总觉得哪里有点怪,就是说不上来,我以为我写的是对的”,小菜不好意思的笑了笑。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“那我们再来看看你写的这个TicketCheck类”,老王继续说道,说着打开了小菜写的TicketCheck类的代码片段。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

TicketCheck类的源码详见:concurrent-design-patterns-immutable工程下的io.binghe.concurrent.design.demo.wrong.TicketCheck。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

public class TicketCheck {    private Map<String, User> userMap = new ConcurrentHashMap<>();    public void updateUser(String userKey, String userName, Long idCard){        User user = userMap.get(userKey);        user.set(userName, idCard);        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--当前检票的用户是:" + user.toString());        userMap.put(userKey, user);    }    public User getUser(String userKey){        return userMap.get(userKey);    }}

“这个类也相对比较简单”,老王继续说道:“但是这类会改变User对象内部的状态,User类本身就不是一个不可变类,加上TicketCheck类也确实通过用户类的set()方法改变了用户类的状态,如果多个线程访问了同一个userKey中的User对象,就可能会存在线程安全问题,所以整体不能基于不可变类保证线程安全”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

此时的小菜有点一脸懵逼,眉头拧成了一个麻花。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

老王看了一眼小菜,说到:“刚才我说的听明白了吗?”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“有点听不明白了”,我写的TicketCheck类,其实并不是要修改User类,而是为User类设置userName和idCard属性,实际并不会修改User类的信息,只是记录检票的用户,并且打印用户的信息,不太明白为啥不能基于不可变类保证线程安全“。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“这样吧,我给你画张图分析一下”,老王说道。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

于是,老王打开了电脑的画图工具。。。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

四、画图分析

要不说老王这人就是牛,对其他同事也特别好呢,不一会,就画出了一张分析图,如图4-2所示。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

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“我们就基于你写的User类进行讲解,看这张图”,老王继续说到,“假设现在user对象的name为张三,idCard为1001,线程1获取到用户信息时,此时的name为张三,idCard为1001,线程1调用user对象的set()方法来修改用户的信息。我们来看user的set()方法”,老王又打开了User类的代码,重点让小菜看set()方法的代码。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

public void set(String name, Long idCard){    this.name = name;    this.idCard = idCard;}

“在set()方法中,会分别修改user的name字段和idCard的值,这个过程并不是原子操作,线程1在执行set()方法时,在更新完name字段的值时,如果此时恰好发生了线程切换,线程2获取用户信息时,获取到的用户的name字段为张三,idCard字段为1001。这时,线程2获取到的数据是错乱的,线程2获取到的用户name字段为李四,idCard却是张三的身份证编号,用户数据发生了错乱的现象,出现了线程安全问题”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“这么说能听明白吗?”,老王又问小菜。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“嗯,这次明白了”,小菜回复到。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“那我们继续讲讲怎么写不可变类的代码吧”,老王接着说。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“好的”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

正当老王准备讲如何写不可变类的代码时,此时听到一个熟悉的声音,“王工,有个新的需求要和技术这边一起讨论下可行性,你参与一下呀?”,老王抬头一看,原来是产品经理,边说边往这边走,于是回了句:“好的”。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

老王转过有来对小菜说:“那我们今天就到这儿,你先结合今天分析的内容,思考下怎么写不可变的类,有时间咱们再接着聊,我去开会”。(老王真特么是个大好人)。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

“好的”,小菜接着说。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

于是,老王拿着电脑跟产品经理去开会了,小菜回到了自己的工位,开始了一天的工作。。。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

五、本章总结

本章,以场景故事的形式描述了不可变类存在的线程安全问题,以及对不可变类存在的线程安全问题进行了分析。xKx28资讯网——每日最新资讯28at.com

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