设计模式与Java多线程的学习

Posted 2021-04-21 图灵教育

在数据展示的时候，我们都知道，干巴巴的罗列数字，并不直观。如果有柱状、折线、饼图之类的对比图，做到数据可视化，则会一目了然。

在技术领域也一样，有些概念，都是开发经验丰富的「老司机」写出来，相当的浓缩，需要阅读者有相当的开发经验才能化得开，理解透彻。如果在技术内容中，能够像数据可视化一样，增加「饼图」，给我们画个饼，就更易于理解。可谓一图胜 千言啊。

今天我们推荐两本能给我们在技术内容之外「画饼」的书，便于吸收，一口气上五楼。 

设计模式

一直以来，在软件开发领域，有一些类似珍稀武功秘籍一样的内容，掌握之后，可以将软件设计得更优美，对于开发能更便于解耦和扩展，这其中之一就是「设计模式」。

此外，对于模式，在我们技术人员讨论方案，这个模式相当于一种共同可以理解的语言，说这里用个单例，那里需要代理，彼此即可意会。

也正因为通用，在软件开发中会经常看到设计模式，特别是开源软件盛行的今天，理解了设计模式，我们在阅读开源代码时，能更快地理解作者的设计意思，抓住脉络。

我在之前的几篇文章里写过 Tomcat 源代码中的设计模式使用，可以搭配着看。

我们最早听说设计模式估计都是从课堂上老师的口中，或者某些技术书籍中，类似于这里使用了工厂模式、那里使用了模板方法模式，其中有一个地方用到了策略模式等等。

说到这些模式之后，基本都会提到鼎鼎大名的 GoF——设计模式四人帮。正是这四个人将这一系列在软件开发中可能经常用到，又经过时间考验的模式提炼加工，并为之命名，成为我们今天看到的这常用的 23 种模式的样子。

以往我们提到设计模式，基本的划分方式都是按照 GoF 的分类：

• 结构型模式

• 创建型模式

• 行为型模式

比如把 Factory、Singleton 归为创建型模式，把 Facade、 Adapter 归为结构型模式，把 Strategy、Template Method 等归为行为型模式。

GoF 的描述，相对比较精炼，需要反复阅读才能理解其中设计的精妙，或者需要有较丰富的 OOP 经验。

最近发现一本讲述设计模式的书《图解设计模式》

这本书并没有沿袭 GoF 一直以来的模式划分方式，而是更细致地根据具体作用，将分类做了细化。

比如：

• 交给子类—— Template Method、Factory Method 模式

• 生成实例——  Singleton、Prototype 模式

• 分开考虑—— Bridge、Strategy 模式

• 简单化—— Facade、Mediator 模式

• 管理状态—— Observer、Memento 模式

同时对于模式，初学者一直的困扰是「这都是啥？」根据名字并不能直观地理解这个模式大致的意图。这个在书中也都给一一做了简要描述。

在《图解设计模式》一书中，对每个模式都会有一个形象的图来概括这个模式，同时还有一句简短且易于理解的句子来描述模式。

比如对于策略模式：

整体的替换算法

通过这句描述可以比 Strategy 能更好地理解模式背后的意思吧？在讲解模式时，还有一小段文字来详细的描述。另外，再辅以下方在不同情况下适配的不同插头，很形象。

在对模式的讲解中，会先通过软件开发的「通用语言」- UML 图来展示，在这之后会有具体的代码。代码之外，作者的书还有一个特点：

将模式中各个涉及到的类抽象为「角色」。就像影视剧一样，通过角色来理解剧情，而不是仅着眼于具体的示例代码，不能做到活学活用。

同时，每个模式最后，会有「拓展思路的要点」和「相关的设计模式」两部分内容。第一部分相当于追问使用之后有哪些优势及劣势，第二部分则会对比类似的模式。

当然，对于模式的学习，正如作者在书中所说，不能只看书里的案例，还要自己思考一些案例，同时理解模式中对应的角色，通过抽象的角色来面对模式适用的不同场景，将模式化用到设计与编程中。

Java并发编程

坦白地说，对于任何编程语言来说，多线程编程都不是个容易学的内容。这源于多线程编程的复杂性。

方法的互斥，内存的可见性、线程的切换与优先级、死锁、甚至环境的复杂与隐蔽等，有些单线程处理正常的程序，放到多线程环境中会有各种各样的问题。问题产生后还难以复现。

但多线程又是一个不得不面对的问题，机器硬件性能越来越高，核越来越多，相应的软件却没有利用起来，岂不是暴殄天物！

在 Java 并发编程方面，一直以来神书是 Brian Goetz 的《Java并发编程实战》。此外就是已经绝版的 Doug Lea 的著作。

那对于信息量不小的 Java 并发编程，往往每个概念都会让人望而却步。比如 Java 内存模型（JMM），比如 volatile 如何影响可见性与指令重排序，什么是 Happens-Before，如何应用线程池，wait 与 notify 是如何工作的，如何分别针对读与写的线程进行优化？

关于内存可见性，如果有这样一张图，会不会清晰明了呢？我们看到 volatile 在读写时，两只小眼睛一直盯着共享内存中的数据，不受缓存的干扰。

这里推荐的是与前面的《图解设计模式》同一作者的书《图解Java多线程设计模式》，通过模式的方式来讲述 Java 并发编程。

讲述风格同前面的书一致，依然是一图胜千言。

比如读写锁，写的线程就会被阻塞，等待锁：

对于并发涉及到的关键「人物」，也通过模式中的「角色」来描述：

书中除通过模式讲解并发知识外，在每个模式后，会有「扩展阅读」部分，描述这些内容在 JDK 里是怎样实现的。

对于多线程最重要的是理解这背后的一系列概念，从而在使用多线程时不至于出错——在需要互斥时候并没有锁，需要保证内存可见性进行线程状态的控制时，仅仅用了一个普通变量，忘记了volatile，在使用线程池时没有理解 Worker Thread 的原理，都会导致问题。 而理解了这些内容，才能避免怪异的问题，减少为此加班  :) 。

关于并发，我在之前的文章里也写过一些：

END

文章转载自『 Tomcat那些事儿  』 

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图灵日系 [ 图解X ] 技术入门书，因其文笔简练、深入浅出、多图表、形象生动的风格深得程序员喜爱。加上日本作者极为细腻的叙事风格，图灵翻译方面的良好保障，这一系列已经成为程序员快速了解相应领域的首选参考书。

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唠两句

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