线程安全的 Java 函数设计模式

线程安全的 java 函数设计模式可确保多线程环境下共享数据的安全访问和修改。模式：不可变性：创建不可变对象，确保数据无法被修改。同步：使用锁机制确保仅一个线程访问共享数据。原子性操作：使用原子操作确保共享数据的更新一次完成。实战案例：使用不可变性模式创建并发环境中的共享缓存，通过替换旧值来实现写入。

线程安全的 Java 函数设计模式

在多线程环境下，多个线程并发访问和修改共享数据时，可能会导致数据的不一致或损坏。为了处理这种情况，可以采用线程安全的函数设计模式，以确保共享数据在并发访问时的安全性和完整性。

不可变性

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原理：创建一个不可变的对象，使该对象一旦创建就不能被修改。

优点：是最简单且最有效的线程安全模式，无需任何同步机制。

示例：

public class ImmutableString {

    private final String value;

    public ImmutableString(String value) {
        this.value = value;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }
}

同步

原理：使用同步机制，如 synchronized 关键字或 ReentrantLock 锁，确保只有一个线程在任何给定时间访问共享数据。

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优点：当共享数据需要修改时，同步是常用的方法。

示例：

public class SynchronizedCounter {

    private int count;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

原子性操作

原理：使用原子操作，如 AtomicInteger 或 concurrent collections，确保更新共享数据是原子的，即一次完成，不会被其他线程中断。

优点：当需要对共享数据进行简单的更新时，原子性操作是一种高性能的选择。

示例：

public class AtomicCounter {

    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

实战案例

考虑一个并发环境中的共享缓存示例，其中多个线程需要读写缓存。使用不可变性模式，我们可以创建不可变的缓存对象，在新值可用时替换旧值：

public class ConcurrentCache {

    private ImmutableMap cache;

    public synchronized void put(K key, V value) {
        cache = ImmutableMap.builder().putAll(cache).put(key, value).build();
    }

    public V get(K key) {
        return cache.get(key);
    }
}