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軟件大師正在閉目修煉， 最小的一名弟子慢慢走了進(jìn)來(lái)。
弟子：大師，弟子有一事不明，甚是煩惱。
大師：說(shuō)來(lái)聽(tīng)聽(tīng)，讓為師給你排解一下。
弟子：我經(jīng)常聽(tīng)?zhēng)熜謧儬?zhēng)論‘無(wú)狀態(tài)’， 說(shuō)‘無(wú)狀態(tài)’在軟件編程中是好事情， 可是到底什么是狀態(tài)？ 什么是無(wú)狀態(tài)？
大師睜開(kāi)眼來(lái)，寫(xiě)下一行字: y=f(x)，然后又閉上了眼睛。
弟子：（奇怪地問(wèn)道）這不就是一個(gè)函數(shù)嗎？我初中就學(xué)過(guò)， 給定一個(gè)x，函數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算（比如求平方）就能得到一個(gè)y。
大師：沒(méi)錯(cuò)，這就是一個(gè)純函數(shù)，對(duì)于相同的輸入，總是得到相同的輸出，不依賴(lài)于外界的狀態(tài)。
弟子：這也沒(méi)什么?。?/p>
大師：你想想，要是有多個(gè)線程在一個(gè)CPU上并發(fā)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，會(huì)不會(huì)有問(wèn)題？
弟子：不會(huì)。
大師：如果是有多個(gè)線程在多個(gè)CPU上并行執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，會(huì)不會(huì)有問(wèn)題？
弟子：不會(huì)。
大師：為什么？
弟子：因?yàn)槊看握{(diào)用都不會(huì)在這個(gè)函數(shù)中保留數(shù)據(jù)， 調(diào)用完了就完了，每一次調(diào)用都是嶄新的調(diào)用，并且***次和***百次之間沒(méi)有任何關(guān)系。
大師：因?yàn)槟莻€(gè)函數(shù)不保存狀態(tài)，所以無(wú)論是并發(fā)還是并行，都沒(méi)有問(wèn)題。
弟子：嗯，明白。
大師：你再想想你常用的HTTP，每次訪問(wèn)一個(gè)靜態(tài)HTML頁(yè)面的時(shí)候，對(duì)于服務(wù)器來(lái)講，是不是就相當(dāng)于調(diào)用了一個(gè)函數(shù)，函數(shù)輸入：一個(gè)URL路徑， 函數(shù)輸出：HTML頁(yè)面。
弟子：那這么說(shuō)來(lái)，這個(gè)服務(wù)器也不會(huì)記錄每次請(qǐng)求的是誰(shuí)，只要執(zhí)行這個(gè)'函數(shù)調(diào)用'就可以了。
大師：你說(shuō)說(shuō)，這樣的HTTP協(xié)議有什么好處？
弟子：由于沒(méi)有狀態(tài)，如果一個(gè)服務(wù)器訪問(wèn)量過(guò)大，我可以輕松地添加新的服務(wù)器來(lái)處理請(qǐng)求。
大師：“孺子可教也，這就是所謂水平擴(kuò)展（scale-out）。
弟子：水平擴(kuò)展？ 難道還有垂直擴(kuò)展(scale-up)？
大師：對(duì)，垂直擴(kuò)展就是通過(guò)增加CPU，內(nèi)存，硬盤(pán)等方式來(lái)提高單個(gè)服務(wù)器的處理能力。由于單臺(tái)機(jī)器總是有上限的，所以想應(yīng)對(duì)海量用戶(hù)的訪問(wèn)，提高可用性，還得靠水平擴(kuò)展?，F(xiàn)在你體會(huì)到無(wú)狀態(tài)的好處了吧？
弟子：明白了，大師，在服務(wù)器端無(wú)狀態(tài)確實(shí)是個(gè)美好的世界， 可是現(xiàn)實(shí)很殘酷，沒(méi)有狀態(tài)不行啊，一個(gè)人登錄了，我們得記住他是誰(shuí)吧，他往購(gòu)物車(chē)?yán)锛尤肷唐?，我們也得記下?lái)吧。
大師：那你們?cè)趺从洶。?/p>
弟子：肯定用Session來(lái)保存狀態(tài)?。?/p>
大師：服務(wù)器一旦引入狀態(tài)，就沒(méi)法輕松地水平擴(kuò)展了吧！
弟子：是的，該怎么辦？
大師：這里邊辦法很多，例如讓'狀態(tài)'在各個(gè)服務(wù)器之間進(jìn)行復(fù)制，但最常用的是把狀態(tài)轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)到另外一個(gè)地方，盡量服務(wù)器恢復(fù)到無(wú)狀態(tài)的'y=f(x)'。
(注：實(shí)際情況下，圖中服務(wù)器之前還有負(fù)責(zé)負(fù)載均衡的服務(wù)器)
弟子：奧，這樣一來(lái)，又可以水平擴(kuò)展了！ 對(duì)了大師，我剛才聽(tīng)到師兄們提到‘無(wú)狀態(tài)對(duì)象’，他們說(shuō)就是一個(gè)對(duì)象沒(méi)有實(shí)例變量，或者實(shí)例變量是final的。這么說(shuō)對(duì)吧？
大師：嗯，這種情況下，說(shuō)‘無(wú)狀態(tài)對(duì)象’ 有點(diǎn)不準(zhǔn)確了，更準(zhǔn)確的詞是‘不可變對(duì)象’（Immutable Object）,比如：
- public final class Complex{
- private final int a;
- private final int b;
- public Complex(int a, int b){
- this.a = a;
- this.b = b;
- }
- public Complex add(Complex other){
- return new Complex(a + other.a, b+other.b);
- }
- }
弟子：奧，這個(gè)類(lèi)的對(duì)象一旦創(chuàng)建，就不能再改變了， 我看到了那個(gè)add方法，它不是對(duì)現(xiàn)有對(duì)象的修改，而是返回了一個(gè)全新的對(duì)象。
大師：這樣的話(huà)當(dāng)多個(gè)線程調(diào)用add對(duì)象的時(shí)候，都是線程安全的。 我這里有一副圖畫(huà)，是LISP大師送給我的，形象地展示了可變 vs 不可變， 你拿去吧：
弟子：那代價(jià)也有點(diǎn)大啊，每次都創(chuàng)建新對(duì)象！我們用Spring，其中的Controller, Service被大量地并發(fā)調(diào)用，肯定不能用這種方法了。
大師：是的，你們用的Controller, Service 默認(rèn)都是單例，運(yùn)行期只有一個(gè)實(shí)例，他們的方法應(yīng)該是y=f(x)這樣的無(wú)狀態(tài)方法，輕易不要在里邊放置共享的實(shí)例變量，要不然多線程并發(fā)操作就可能出問(wèn)題了。
弟子：可是我們的Controller 一般都要放個(gè)Service的實(shí)例變量啊 ，比如這個(gè)LoginController中的userService， 多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)這個(gè)共享的userService，豈不就出問(wèn)題了？
- @Controller
- public class LoginController {
- @Autowired
- private UserService userService;
- ......對(duì)userService的使用略......
- }
大師：你誤入歧途了，把無(wú)狀態(tài)和無(wú)共享的實(shí)例變量畫(huà)了等號(hào)，你想想，如果LoginController調(diào)用的userService 的方法也是類(lèi)似 y=f(x)， 會(huì)有線程安全問(wèn)題嗎？
弟子：嗯...... 好像是沒(méi)有問(wèn)題。 無(wú)論是Controller還是Service都是純函數(shù)調(diào)用而已。 但是如果確實(shí)需要共享的變量該怎么辦？
大師：很簡(jiǎn)單，使用ThreadLocal，把這個(gè)變量存到各個(gè)線程當(dāng)中，讓他們互不干擾，就線程安全了。
【本文為專(zhuān)欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)作者微信公眾號(hào)coderising獲取授權(quán)】
當(dāng)前文章：小白科普：“無(wú)狀態(tài)”那點(diǎn)事兒
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