[移动开发]多线程教程 （二十九）不可变设计

多线程教程 （二十九）不可变设计

常见的不可见性设计包括时间格式和string

以string为例，说明一下不可变设计的要素

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

    // ...

}

1.final 的使用

发现该类、类中所有属性都是 final 的

• 属性用 final 修饰保证了该属性是只读的，不能修改
• 类用 final 修饰保证了该类中的方法不能被覆盖，防止子类无意间破坏不可变性

2.保护性拷贝

但有同学会说，使用字符串时，也有一些跟修改相关的方法啊，比如 substring 等，那么下面就看一看这些方法是如何实现的，就以 substring 为例：

public String substring(int beginIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    int subLen = value.length - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}

发现其内部是调用 String 的构造方法创建了一个新字符串，再进入这个构造看看，是否对 final char[] value 做出了修改：

public String(char value[], int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count <= 0) {
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        if (offset <= value.length) {
            this.value = "".value;
            return;
        }
    }
    if (offset > value.length - count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}

结果发现也没有，构造新字符串对象时，会生成新的 char[] value，对内容进行复制 。这种通过创建副本对象来避免共享的手段称之为【保护性拷贝（defensive copy）】

3. final 原理

public class TestFinal {
 final int a = 20; }

字节码

0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: bipush 20
7: putfield #2 // Field a:I
 <-- 写屏障
10: return

发现 final 变量的赋值也会通过 putfield 指令来完成，同样在这条指令之后也会加入写屏障，保证在其它线程读到它的值时不会出现为 0 的情况

更详细的final原理讲解: (https://forlogen.blog.csdn.net/article/details/105655338)

实际上final能够和普通赋值一样都是使用putfield字节码指令来实现，在字节码之后加上写屏障来保证线程安全

写屏障能够禁止指令的重排序

任意构造函数中对一个final域的写入，与随后把这个构造对象的引用赋值给另一个引用变量，这两个操作不能重排序

言外之意：在对象引用为任意线程可见之前，对象的final域已经被正确的初始化过了。

初次读一个包含final域对象的引用，与之后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序

言外之意：只有得到了包含final域对象的引用，才能后读到final域的值。