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 */@ThreadSafepublic 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 */@ThreadSafepublic 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 */ @NotThreadSafepublic 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 */@NotThreadSafepublic 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：

@ThreadSafepublic 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 */@ThreadSafepublic 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();	}       ...}