一、不可变类设计二、final
原理 三、享元设计模式四、实现一个简单的连接池五、State
一、不可变类设计
不可变：如果一个对象不能够修改其内部状态（属性），那么就是不可变对象
不可变对象线程安全的，不存在并发修改和可见性问题，是另一种避免竞争的方式
String 类也是不可变的，该类和类中所有属性都是final的
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
无写入方法（set）确保外部不能对内部属性进行修改
属性用final修饰保证了该属性是只读的，不能修改
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable
更改 String 类数据时，会构造新字符串对象，生成新的 char[] value，通过创建副本对象来避免共享的方式称之为保护性拷贝
二、final 原理public class TestFinal {final int a = 20;}
字节码：
0: aload_01: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."
final 变量的赋值通过 putfield 指令来完成，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
其他线程访问 final 修饰的变量会复制一份放入栈中，效率更高
三、享元设计模式
简介定义英文名称：Flyweight pattern, 重用数量有限的同一类对象。
结构型模式
享元模式的体现:
1、在JDK中Boolean，Byte，Short，Integer，Long，Character等包装类提供了valueOf方法，例如 Long 的valueOf会缓存-128~127之间的 Long 对象，在这个范围之间会重用对象，大于这个范围，才会新建 Long 对象
public static Long valueOf(long l) { final int offset = 128; if (l >= -128 && l <= 127) { // will cache return LongCache.cache[(int)l + offset]; } return new Long(l);}
Byte, Short, Long 缓存的范围都是-128-127Character 缓存的范围是 0-127Boolean 缓存了 TRUE 和 FALSEInteger的默认范围是 -128~127，最小值不能变，但最大值可以通过调整虚拟机参数 "-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high "来改变
2、String 串池
3、BigDecimal, BigInteger
例如：一个线上商城应用，QPS 达到数千，如果每次都重新创建和关闭数据库连接，性能会受到极大影响。 这时预先创建好一批连接，放入连接池。一次请求到达后，从连接池获取连接，使用完毕后再还回连接池，这样既节约了连接的创建和关闭时间，也实现了连接的重用，不至于让庞大的连接数压垮数据库。
public class Test2 { public static void main(String[] args) { Pool pool = new Pool(2); for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(() -> { Connection conn = pool.borrow(); try { Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } pool.free(conn); }).start(); } }}@Slf4j(topic = "guizy.Pool")class Pool { // 1、连接池大小 private final int poolSize; // 2、连接对象数组 private Connection[] connections; // 3、连接状态数组: 0 表示空闲, 1 表示繁忙 private AtomicIntegerArray states; // 4、构造方法初始化 public Pool(int poolSize) { this.poolSize = poolSize; this.connections = new Connection[poolSize]; this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);//使用AtomicIntegerArray保证states的线程安全 for (int i = 0; i < poolSize; i++) { connections[i] = new MockConnection("连接" + (i + 1)); } } // 5、借连接 public Connection borrow() { while (true) { for (int i = 0; i < poolSize; i++) { // 获取空闲连接 if (states.get(i) == 0) { if (states.compareAndSet(i, 0, 1)) {//使用compareAndSet保证线程安全 log.debug("borrow {}", connections[i]); return connections[i]; } } } // 如果没有空闲连接，当前线程进入等待, 如果不写这个synchronized,其他线程不会进行等待, // 一直在上面while(true), 空转, 消耗cpu资源 synchronized (this) { try { log.debug("wait..."); this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } // 6、归还连接 public void free(Connection conn) { for (int i = 0; i < poolSize; i++) { if (connections[i] == conn) { states.set(i, 0); synchronized (this) { log.debug("free {}", conn); this.notifyAll(); } break; } } }}class MockConnection implements Connection { private String name; public MockConnection(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "MockConnection{" + "name='" + name + ''' + '}'; } // Connection 实现方法略}
22:01:07.000 guizy.Pool [Thread-2] - wait...22:01:07.000 guizy.Pool [Thread-0] - borrow MockConnection{name='连接1'}22:01:07.005 guizy.Pool [Thread-4] - wait...22:01:07.000 guizy.Pool [Thread-1] - borrow MockConnection{name='连接2'}22:01:07.006 guizy.Pool [Thread-3] - wait...22:01:07.099 guizy.Pool [Thread-0] - free MockConnection{name='连接1'}22:01:07.099 guizy.Pool [Thread-2] - wait...22:01:07.099 guizy.Pool [Thread-3] - borrow MockConnection{name='连接1'}22:01:07.099 guizy.Pool [Thread-4] - wait...22:01:07.581 guizy.Pool [Thread-3] - free MockConnection{name='连接1'}22:01:07.582 guizy.Pool [Thread-2] - borrow MockConnection{name='连接1'}22:01:07.582 guizy.Pool [Thread-4] - wait...22:01:07.617 guizy.Pool [Thread-1] - free MockConnection{name='连接2'}22:01:07.618 guizy.Pool [Thread-4] - borrow MockConnection{name='连接2'}22:01:07.955 guizy.Pool [Thread-4] - free MockConnection{name='连接2'}22:01:08.552 guizy.Pool [Thread-2] - free MockConnection{name='连接1'}
五、State无状态：成员变量保存的数据也可以称为状态信息，无状态就是没有成员变量
Servlet 为了保证其线程安全，一般不为 Servlet 设置成员变量，这种没有任何成员变量的类是线程安全的
参考：
Java并发编程(八) : 不可变对象设计(String保护性拷贝)、final的使用、享元模式JUC-无锁