Item 记录线程安全

确保并发访问安全：线程安全记录的必要性

类如何处理并发访问对于其使用者至关重要，这应被视为类契约的一部分。 错误地假设线程安全性可能导致同步问题（参见第78项和第79项），进而引发程序错误。 仅仅依靠synchronized关键字来表示线程安全是不充分的，因为它掩盖了实现细节，而线程安全并非简单的二元属性（要么安全，要么不安全），它存在不同级别。

线程安全级别详解

以下列举了不同级别的线程安全：

• 不可变 (Immutable): 这些类实例的行为如同常量，无需外部同步即可安全并发访问。 例如：String、基本类型包装类（如Long）、BigInteger。

• 无条件线程安全 (Unconditionally Thread-Safe): 这些类实例是可变的，但其内部实现了足够的同步机制，无需额外同步即可安全并发使用。 例如：AtomicLong、ConcurrentHashMap。

• 有条件线程安全 (Conditionally Thread-Safe): 类似于无条件线程安全，但某些方法需要外部同步才能保证安全。 例如，Collections.synchronized包装的集合类，在迭代时需要同步：

Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
synchronized (syncMap) {
    for (String key : syncMap.keySet()) {
        // 安全迭代
    }
}

• 非线程安全 (Not Thread-Safe): 此类类的方法需要外部同步机制才能安全并发访问。 例如：ArrayList、HashMap。

• 线程敌对 (Thread-Hostile): 即使使用外部同步，这些类也可能无法保证安全，通常会导致错误的结果，例如未同步的静态数据修改。

如何有效记录线程安全

清晰的文档记录至关重要，推荐在Javadoc中明确说明：

• 安全级别
• 需要外部同步的方法或方法序列
• 需要使用的特定锁

迭代同步文档示例：

/**
 * 迭代此映射的视图需要手动同步。 例如：
 * synchronized (map) {
 *     for (Object key : map.keySet()) {
 *         // 安全迭代
 *     }
 * }
 */

使用私有锁对象

使用私有锁对象可以避免客户端和子类对锁的干扰，并允许将来实现更复杂的并发控制。 示例：

private final Object lock = new Object();

public void threadSafeMethod() {
    synchronized (lock) {
        // 受保护的代码
    }
}

确保锁对象是final类型的，以防止意外修改。

继承时的注意事项

在子类和父类中使用相同的锁可能会导致冲突。 优先使用私有锁对象来避免此问题。

总结

始终记录类的线程安全级别（使用文本或注释）。 不要仅仅依赖synchronized关键字。 对于无条件线程安全的类，考虑使用私有锁对象。 对于有条件线程安全的类，必须明确指定需要哪些锁以及何时使用。

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