Item 82: Document thread safety

82.スレッドセーフティについてドキュメントすべし

• 提供するメソッドを並列実行させた時の挙動は、クライアントとの重要な約束事であり、ドキュメントとして明記しないとエラーを招くこととなる。
• sychronized句の有無でスレッドセーフであるかを見分けることはできない。

• スレッドセーフという性質はオールオアナッシングなものではなく、数段階のレベルがあるものである。以下、スレッドセーフの各レベルを要約する。

  • Immutable：状態は常に一貫しており、外部での同期は必要ない。 ex)String,Long,BigInteger
  • Unconditionally thread-safe：mutableなインスタンスであるが、内部で十分に同期がとれているので、外部での同期は必要ない。 ex)AtomicLong,ConcurrentHashMap
  • Conditionally thread-safe：Unconditionally thread-safeに似ているが、一部のメソッドでは外部での同期が必要となる。 ex)Collections.synchronized のラッパークラス。これらのiterators は外部の同期が必要となる。
  • Not thread-safe：並列処理をしようと思ったら必ず外部で同期が必要となる。 ex)ArrayList,HashMap
  • Thread-hostile：外部で同期をかけてもスレッドセーフにならない。たいていはstaticなデータを同期なしで変更していることによる。 ex)Item78のgeneralSerialNumber メソッド

• クラスのスレッドセーフティについてはクラスのJavadocに書くべきで、スレッドセーフティに関して特別な考慮が必要なメソッドには、そのJavadocに記述する。以下のCollections.synchronizedMapが好例。

    /**
     * It is imperative that the user manually synchronize on the returned
     * map when traversing any of its collection views via {@link Iterator},
     * {@link Spliterator} or {@link Stream}:
     * <pre>
     *  Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
     *      ...
     *  Set s = m.keySet();  // Needn't be in synchronized block
     *      ...
     *  synchronized (m) {  // Synchronizing on m, not s!
     *      Iterator i = s.iterator(); // Must be in synchronized block
     *      while (i.hasNext())
     *          foo(i.next());
     *  }
     * </pre>
     */
    public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
        return new SynchronizedMap<>(m);
    }

• Unconditionally thread-safe なクラスを書くにあたっては、synchronized なメソッドの代わりにprivate lockを使う手法がある。これによって、クライアント、サブクラスからの悪意ある同期から守ることができる。（DOSの例を挙げていたが、どうやって起こすのかいまいちわからない）