Java，创建可重用线程不安全对象的缓存

Question

有时在java中我有一些线程不安全且创建成本昂贵的对象。我想创建这些对象的缓存，这样我就不需要重新创建它们，但它还必须防止对同一对象的并发访问。

例如，我可能有 DateFormat 并且创建它的成本太高，但我无法共享单个 DateFormat。为了论证，假设我不能使用线程安全的 DateFormat。

如果能够创建像这样的缓存，那就太棒了:

Cache<DateFormat> cache = new Cache(() -> dateFormatCreator());
// and now make use of a dateFormat that might be created for this call 
// or it might be an existing one from the cache.
cache.withExclusiveAccessToObject(dateFormat -> {
   // use the dateFormat here, it is not in use by any other thread at the same time.
   // new dateFormats can be created on the fly as needed.
});

我还应该提到 ThreadLocal 并不理想，因为我无法确保线程将被重用。

Answer 1

我相信有两条路可以走:

选项 1

维护每个线程一个对象

如果您从一组有限的明确定义的线程访问昂贵的对象(请阅读，使用线程池而不是每次都创建线程，这在许多应用程序中无论如何都会发生)，那么这可以工作。

在这种情况下，您可以使用ThreadLocal。由于在一个线程中，所有内容都应该是连续的，因此您可以将线程不安全的对象保留在线程本地中。

您可以将 ThreadLocal 视为每个线程维护一个昂贵对象的专用实例的映射。

选项 2

在 M 个线程之间共享一个(或者通常是 N 个)对象，使得 N < M。在这种情况下，可能会出现两个线程尝试使用同一个对象的情况。

我不知道有现成的解决方案，毕竟它是您想要维护的对象，但一般来说，包装您自己的实现非常容易，该实现将提供对对象的某种锁定/同步访问您的对象类型。

实现的想法范围可能会有所不同。作为一个想法:您可以使用运行时/构建时生成的代理包装实际对象，使其有效地线程安全:

public interface IMyObject {
    void inc();
    void dec();
}

// this is an object that you would like to make thread safe
public class MyActualObject implements IMyObject {
    private int counter = 0;
    void inc() {counter++;}
    void dec() {counter--;}
}

public class MyThreadSafeProxy implements IMyObject {

    private IMyObject realObject;

    public MyThreadSafeProxy(IMyObject realObject) {
        this.realObject = realObject;
    }

    @Override
    public synchronized void inc() {
       realObject.inc();
    }

    @Override 
    public syncrhonized void dec() {
       realObject.dec();
    }
}

您可以将它们包装在 MyThreadSafeProxy 中，而不是存储 MyObject-s

也可以自动生成这样的代理:参见 cglib框架或 Dynamic Proxies (java.lang.Proxy class)

根据我的经验，通常选项 1 更可取，除非您使用的对象太昂贵，以至于如果池中有 N 个线程，您就无法真正支持内存中的 N 个对象。