大家好，我是冰河~~

“確實(shí)在公司跟著老大能學(xué)到很多知識(shí)啊，之前確實(shí)也不怎么了解線程安全問題和一些解決方案，現(xiàn)在了解了，也終于基于不可變類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的功能，明天找老大幫我看看“，小菜心里想著，臉上露出了滿意的微笑。

一、情景再現(xiàn)

上回說到：小菜在自己實(shí)現(xiàn)分配的統(tǒng)計(jì)商品詳情接口調(diào)用次數(shù)的功能時(shí)，沒注意線程安全問題，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)出來的結(jié)果數(shù)據(jù)與實(shí)際結(jié)果偏差較大，通過老王的耐心講解，知道了背后產(chǎn)生問題的根本原因，也學(xué)到了幾種并發(fā)問題的解決方案。

下班后，小菜自己嘗試基于不可變類實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的功能，但是。。。

二、事與愿違

第二天，小菜早早來到公司，昨天自己想基于不可變類實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的功能，經(jīng)過自己不懈的努力，終于“完成”了自己想象的功能，心里也是比較高興的。就等著老王來公司后，給老王看看自己實(shí)現(xiàn)的功能。

正想著，小菜聽到了老王說話的聲音，原來是老王跟幾個(gè)同事一起到公司了?？粗贤踝叩搅俗约旱墓の簧希〔四弥约旱碾娔X來到老王身邊說：”老大，我昨天學(xué)了不少并發(fā)問題的解決方案，對(duì)不可變類這種方式很感興趣，回去后自己基于這種方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小功能，你幫我看看實(shí)現(xiàn)的對(duì)嗎？“。

老王聽后說：“我看看，你給我簡單說下實(shí)現(xiàn)的功能是啥？”。

“咱們乘坐高鐵，在進(jìn)站時(shí)不是都要通過身份證檢票嗎，我就想通過不可變類模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)檢票的功能，這個(gè)檢票功能支持并發(fā)訪問，也就是同時(shí)支持多個(gè)人拿著身份證通過檢票。

在實(shí)現(xiàn)上，我想的比較簡單，就是通過一個(gè)名字和身份證編號(hào)來定義一個(gè)不可變類，表示一個(gè)用戶，由這個(gè)不可變類支持線程安全。再由一個(gè)Map來存儲(chǔ)這些用戶的信息，當(dāng)用戶通過檢票時(shí)，更新下用戶的信息，最終打印出來。整個(gè)過程基于不可變類實(shí)現(xiàn)線程安全”。

“我還畫了一張圖”，說著小菜從電腦里打開了自己畫的場景需求圖，如圖4-1所示。

老王聽了后說：“嗯，我大概明白你的需求了，我看看代碼實(shí)現(xiàn)”。

于是小菜便把電腦給了老王，要不說老王是大牛呢？老王只是用他那凌厲的眼掃了一眼，便說道：“這代碼有問題”。

“啊”，小菜當(dāng)時(shí)就有點(diǎn)懵，“這，我覺得沒問題呀”。。。

三、分析代碼

“那我們就結(jié)合代碼來分析下原因吧”，老王說著，便讓小菜看代碼?！笆紫仁沁@個(gè)User用戶類”。

User類的源碼詳見：concurrent-design-patterns-immutable工程下的io.binghe.concurrent.design.demo.wrong.User。

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 +
                '}';
    }
}

“這個(gè)User類就是有問題的，你知道什么是不可變類嗎？”，老王問小菜。

小菜說：“知道，就是一個(gè)類一經(jīng)創(chuàng)建，就不會(huì)發(fā)生變化的類，就叫做不可變類”。

“對(duì)，概念記得倒是挺清楚的，但是這個(gè)User類不是一個(gè)不可變類呀，我們根據(jù)不可變類的定義分析下這個(gè)User類為什么不是一個(gè)不可變類”，老王巴拉巴拉的說了起來?？傮w上，老王針對(duì)User類為什么不是不可變類，總結(jié)了如下幾點(diǎn)：

• 用戶類沒有被final修飾，可以有其他類繼承User類，一旦有子類繼承，就可能改變User類的狀態(tài)。
• User類里的成員變量沒有被final修飾，可能會(huì)發(fā)生變化。
• User類中提供了修改成員變量的方法。成員變量可能發(fā)生變化。
• User類的set()方法也不是原子的，存在線程安全問題，多個(gè)線程同時(shí)訪問可能會(huì)存在并發(fā)問題。

“明白了嗎？”，老王問小菜。

“明白了”，小菜回答道，“其實(shí)我總覺得哪里有點(diǎn)怪，就是說不上來，我以為我寫的是對(duì)的”，小菜不好意思的笑了笑。

“那我們再來看看你寫的這個(gè)TicketCheck類”，老王繼續(xù)說道，說著打開了小菜寫的TicketCheck類的代碼片段。

TicketCheck類的源碼詳見：concurrent-design-patterns-immutable工程下的io.binghe.concurrent.design.demo.wrong.TicketCheck。

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() + "--當(dāng)前檢票的用戶是：" + user.toString());
        userMap.put(userKey, user);
    }

    public User getUser(String userKey){
        return userMap.get(userKey);
    }
}

“這個(gè)類也相對(duì)比較簡單”，老王繼續(xù)說道：“但是這類會(huì)改變User對(duì)象內(nèi)部的狀態(tài)，User類本身就不是一個(gè)不可變類，加上TicketCheck類也確實(shí)通過用戶類的set()方法改變了用戶類的狀態(tài)，如果多個(gè)線程訪問了同一個(gè)userKey中的User對(duì)象，就可能會(huì)存在線程安全問題，所以整體不能基于不可變類保證線程安全”。

此時(shí)的小菜有點(diǎn)一臉懵逼，眉頭擰成了一個(gè)麻花。

老王看了一眼小菜，說到：“剛才我說的聽明白了嗎？”。

“有點(diǎn)聽不明白了”，我寫的TicketCheck類，其實(shí)并不是要修改User類，而是為User類設(shè)置userName和idCard屬性，實(shí)際并不會(huì)修改User類的信息，只是記錄檢票的用戶，并且打印用戶的信息，不太明白為啥不能基于不可變類保證線程安全“。

“這樣吧，我給你畫張圖分析一下”，老王說道。

于是，老王打開了電腦的畫圖工具。。。

四、畫圖分析

要不說老王這人就是牛，對(duì)其他同事也特別好呢，不一會(huì)，就畫出了一張分析圖，如圖4-2所示。

“我們就基于你寫的User類進(jìn)行講解，看這張圖”，老王繼續(xù)說到，“假設(shè)現(xiàn)在user對(duì)象的name為張三，idCard為1001，線程1獲取到用戶信息時(shí)，此時(shí)的name為張三，idCard為1001，線程1調(diào)用user對(duì)象的set()方法來修改用戶的信息。我們來看user的set()方法”，老王又打開了User類的代碼，重點(diǎn)讓小菜看set()方法的代碼。

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

“在set()方法中，會(huì)分別修改user的name字段和idCard的值，這個(gè)過程并不是原子操作，線程1在執(zhí)行set()方法時(shí)，在更新完name字段的值時(shí)，如果此時(shí)恰好發(fā)生了線程切換，線程2獲取用戶信息時(shí)，獲取到的用戶的name字段為張三，idCard字段為1001。這時(shí)，線程2獲取到的數(shù)據(jù)是錯(cuò)亂的，線程2獲取到的用戶name字段為李四，idCard卻是張三的身份證編號(hào)，用戶數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)亂的現(xiàn)象，出現(xiàn)了線程安全問題”。

“這么說能聽明白嗎？”，老王又問小菜。

“嗯，這次明白了”，小菜回復(fù)到。

“那我們繼續(xù)講講怎么寫不可變類的代碼吧”，老王接著說。

“好的”。

正當(dāng)老王準(zhǔn)備講如何寫不可變類的代碼時(shí)，此時(shí)聽到一個(gè)熟悉的聲音，“王工，有個(gè)新的需求要和技術(shù)這邊一起討論下可行性，你參與一下呀？”，老王抬頭一看，原來是產(chǎn)品經(jīng)理，邊說邊往這邊走，于是回了句：“好的”。

老王轉(zhuǎn)過有來對(duì)小菜說：“那我們今天就到這兒，你先結(jié)合今天分析的內(nèi)容，思考下怎么寫不可變的類，有時(shí)間咱們再接著聊，我去開會(huì)”。（老王真特么是個(gè)大好人）。

“好的”，小菜接著說。

于是，老王拿著電腦跟產(chǎn)品經(jīng)理去開會(huì)了，小菜回到了自己的工位，開始了一天的工作。。。

五、本章總結(jié)

本章，以場景故事的形式描述了不可變類存在的線程安全問題，以及對(duì)不可變類存在的線程安全問題進(jìn)行了分析。