如果我们给一个无状态的类添加一个状态，会发生什么情况？让我们加上一个计数器看看：
@NotThreadSafe
public class UnsafeCountingFactorizer implements Servlet {
private long count = 0;
public long getCount() { return count; }
public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
BigInteger i = extractFromRequest(req);
BigInteger[] factors = factor(i);
++count;
encodeIntoResponse(resp, factors);
}
}
UnsafeCountingFactorizer在单
线程环境下运行的很正常，但却不是
线程安全的。其中++count这句话并不是一个简单的操作，它不具备原子性。事实上java编译器会把它变成三步：获取当前值，+1，写入新的值。这是个典型的读-修改-写操作，这样会修改类的状态。
问题出在当两个线程同时调用这个方法时，如果非常凑巧的它们同时调用到了++count,那就麻烦了。假设当前count=9，那么可能两个线程同时得到了结果为10。这显然可能导致隐藏的bug。
也许你会认为在一个
web程序中有一些这样的小缺陷无关紧要，但是如果这个值是有实际
意义的那你就麻烦大了。比如你通过这段代码获取新纪录的
主键，相同的主键会导致插入失败，或者其他的数据不一致问题。这种形式的
错误有一个专有名词：竞争条件。
UnsafeCountingFactorizer这个
例子具有典型的竞争条件，这就可能导致不稳定。在多线程环境下，竞争条件存在隐患，导致错误发生。最标准的竞争条件就是：获取一个对象的状态然后根据该状态进行行动，就像是check-then-act。
其实我们在生活中经常遇到竞争条件的情况。比如我们约一位朋友中午12点在星巴克见面，而当地有两间星巴克。你在星巴克A没有见到你的朋友，然后你跑去星巴克B，而你的朋友也不在那里。究竟怎么回事？当你们因为手机没电等情况没法互相沟通的话，情况就复杂了。也许你朋友根本没来，或者当你在A的时候，你朋友在B。而你当你赶往B的时候，他正在去A的路上。问题出在从A地去B地是需要时间的（这代表该操作不具有原子性），当你出发后，可能B地的状态已经改变了(有状态的对象)。
另一个具有check-then-act类型的行为是延迟加载。延迟加载的目的是使一个对象在被调用时才进行初始化，而不是在声明时进行。下面的例子就是这样，当调用getInstance方法时对象才被建立并分配
内存空间。
@NotThreadSafe
public class LazyInitRace {
private ExpensiveObject instance = null;
public ExpensiveObject getInstance() {
if (instance == null)
instance = new ExpensiveObject();
return instance;
}
}
让我们看一下这个例子，在多线程环境下存在隐藏的bug。当两个线程同时访问getInstance()方法时，有可能
他们同时得到instance == null的状态，然后调用instance = new ExpensiveObject();生成了两个对象，而你本来只想要一个的。这种竞争条件可能导致不可知的结果(可能就意味着很难调试出来的bug)。
事实上这种错误并不容易发生，触发这种类型的bug需要很凑巧的时机。也许在某个实际系统跑了很多年也一直没有发生，但是一旦发生了就可能导致灾难性的后果（特别是对可靠性要求特别高的系统中如金融，电信领域）。
在上面所阐述的例子中，竞争条件的发生都是由于缺乏线程原子性方面的考虑。当我们在作改变对象状态行为的时候，我们需要做一些额外的工作，使其他线程不能在我们正在修改数据的时候获得数据（只能在修改前或修改后）。
我们这样定义原子性：
如果有线程正在进行操作A，那么其他所有线程都不能进行操作B（反之亦然），那么就称操作A和操作B互相具有原子性。如果一个操作和其他所有的操作都具有原子性，那么称这个操作自身具有原子性。
以后我们会讲述java采用锁机制实现操作的原子性，而现在我们来看一种更简单的方式:
@ThreadSafe
public class CountingFactorizer implements Servlet {
private final AtomicLong count = new AtomicLong(0);
public long getCount() { return count.get(); }
public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
BigInteger i = extractFromRequest(req);
BigInteger[] factors = factor(i);
count.incrementAndGet();
encodeIntoResponse(resp, factors);
}
}
java.util.concurrent.atomic包提供了一些线程的工具来实现原子性。当我们用AtomicLong来替代普通的long时，隐藏的bug就被我们解决了，而且得到了一个有状态的servlet并且是线程安全的。
在实际开发过程中，尽量使用现有的线程安全对象如AtomicLong等去管理对象的状态。这会使其他人更容易理解你的思路，从而提高代码的可维护性。
相关文章
