共享模型之不可变

1 日期转换的问题

    public static void main(String[] args) {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    log.debug("{}", sdf.parse("1951-04-21"));
                } catch (Exception e) {
                    log.error("{}", e);
                }
            }).start();
        }
    }

有很大几率出现 java.lang.NumberFormatException 或者出现不正确的日期解析结果

 1.1 同步锁

    public static void main(String[] args) {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (sdf) {
                    try {
                        log.debug("{}", sdf.parse("1951-04-21"));
                    } catch (Exception e) {
                        log.error("{}", e);
                    }
                }
            }).start();
        }
    }

这样虽能解决问题，但带来的是性能上的损失，并不算很好

1.2 不可变

DateTimeFormatter是Java 8引入的新的日期时间格式化类，具有更好的线程安全性和更强大的解析能力，而SimpleDateFormat是早期版本中的日期时间格式化类，使用起来相对简单。

    public static void main(String[] args) {
        DateTimeFormatter sdf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                    try {
                        log.debug("{}", sdf.parse("1951-04-21"));
                    } catch (Exception e) {
                        log.error("{}", e);
                    }
            }).start();
        }
    }

2.不可变设计

以String来举例

public final class String
 implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
 /** The value is used for character storage. */
 private final char value[];
 /** Cache the hash code for the string */
 private int hash; // Default to 0
 
 // ...
 
}

2.1 final 的使用

1. 属性用 final 修饰保证了该属性是只读的，不能修改
2. 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

 2.2 保护性拷贝

构造新字符串对象时，会生成新的 char[] value，对内容进行复制 。这种通过创建副本对象来避 免共享的手段称之为【保护性拷贝（defensive copy）】

2.3 final原理

设置的原理
final变量之前会有一个写屏障，也就是前面的赋值操作不可能走到后面保证了a的值是最新的值。如果不加上a，那么就有可能在多线程调用的时候，a初始值是0，但是还需要赋值一个20，但是由于线程切换，而且a已经算是赋值成功，那么就会直接被使用。如果加上final，那么就会直接给变量赋值20而不是先赋值0再赋值20。

优化原理
如果是final被线程方法调用，那么就会直接把final的值复制一份给这个线程的栈。如果是值太大，那么就会通过字节码指令ldc来存入串池中。如果没有final那么是直接从堆内存中拿，很容易出现线程的问题
 

3.享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，它通过共享对象来减少内存使用和提高性能。在享元模式中，对象被细粒度地分解为可共享的和不可共享的部分。

通常情况下，一个应用程序中可能会有大量相似的对象，这些对象的大部分属性都是相同的，只有少数属性的值不同。创建和使用这些对象会消耗很多内存，为了优化性能和减少内存占用，可以使用享元模式。

享元模式的核心思想是共享对象。它将对象的状态（即不可变的属性）和可变的状态分离，并通过共享不可变的状态来减少内存使用。可变状态则由外部对象管理。

在享元模式中，共享对象被存储在一个池中（即享元池），需要创建对象时，首先在享元池中查找是否已存在相同状态的对象，如果存在，则直接返回共享的对象；如果不存在，则创建新的对象并将其添加到享元池中。

享元模式的优点包括：

1. 减少内存使用：通过共享相同状态的对象，可以减少内存使用，特别是当有大量相似对象时。
2. 提高性能：共享对象的重复利用可以提高程序的执行效率。
3. 隔离外部状态：将对象的可变状态分离到外部，使得对象在共享的同时，对外部状态的变化是相互独立的。

然而，享元模式也有限制和注意事项：

1. 对象的内部状态和外部状态需要分离，外部状态不能影响对象的行为。
2. 共享对象需要是不可变的，否则会导致对象状态的不一致。
3. 对象的共享和创建逻辑需要细心设计，避免并发问题和错误的共享对象。

 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);
}

3.1 连接池

@Slf4j
public class MyPool {
    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);
            },"t"+i).start();
        }
 
    }
}
@Slf4j(topic = "c.Pool")
class Pool{
    private final int poolsize;
 
    private Connection[] connections;
 
    private AtomicIntegerArray states;
 
    public Pool(int size){
        this.poolsize=size;
        connections=new MyConnection[size];
        int[] ints = new int[size];
        Arrays.fill(ints,0);
        states=new AtomicIntegerArray(ints);
        for(int i=0;i
            connections[i]=new MyConnection("连接" &