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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來。
弟子：大師，弟子有一事不明，甚是煩惱。
大師：說來聽聽，讓為師給你排解一下。
弟子：我經(jīng)常聽師兄們爭論‘無狀態(tài)’， 說‘無狀態(tài)’在軟件編程中是好事情， 可是到底什么是狀態(tài)？ 什么是無狀態(tài)？
大師睜開眼來，寫下一行字: y=f(x)，然后又閉上了眼睛。
弟子：（奇怪地問道）這不就是一個函數(shù)嗎？我初中就學過， 給定一個x，函數(shù)經(jīng)過計算（比如求平方）就能得到一個y。
大師：沒錯，這就是一個純函數(shù)，對于相同的輸入，總是得到相同的輸出，不依賴于外界的狀態(tài)。
弟子：這也沒什么?。?/p>
大師：你想想，要是有多個線程在一個CPU上并發(fā)調(diào)用這個函數(shù)，會不會有問題？
弟子：不會。
大師：如果是有多個線程在多個CPU上并行執(zhí)行這個函數(shù)，會不會有問題？
弟子：不會。
大師：為什么？
弟子：因為每次調(diào)用都不會在這個函數(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***百次之間沒有任何關系。
大師：因為那個函數(shù)不保存狀態(tài)，所以無論是并發(fā)還是并行，都沒有問題。
弟子：嗯，明白。
大師：你再想想你常用的HTTP，每次訪問一個靜態(tài)HTML頁面的時候，對于服務器來講，是不是就相當于調(diào)用了一個函數(shù)，函數(shù)輸入：一個URL路徑， 函數(shù)輸出：HTML頁面。
弟子：那這么說來，這個服務器也不會記錄每次請求的是誰，只要執(zhí)行這個'函數(shù)調(diào)用'就可以了。
大師：你說說，這樣的HTTP協(xié)議有什么好處？
弟子：由于沒有狀態(tài)，如果一個服務器訪問量過大，我可以輕松地添加新的服務器來處理請求。
大師：“孺子可教也，這就是所謂水平擴展（scale-out）。
弟子：水平擴展？ 難道還有垂直擴展(scale-up)？
大師：對，垂直擴展就是通過增加CPU，內(nèi)存，硬盤等方式來提高單個服務器的處理能力。由于單臺機器總是有上限的，所以想應對海量用戶的訪問，提高可用性，還得靠水平擴展?，F(xiàn)在你體會到無狀態(tài)的好處了吧？
弟子：明白了，大師，在服務器端無狀態(tài)確實是個美好的世界， 可是現(xiàn)實很殘酷，沒有狀態(tài)不行啊，一個人登錄了，我們得記住他是誰吧，他往購物車里加入商品，我們也得記下來吧。
大師：那你們怎么記?。?/p>
弟子：肯定用Session來保存狀態(tài)?。?/p>
大師：服務器一旦引入狀態(tài)，就沒法輕松地水平擴展了吧！
弟子：是的，該怎么辦？
大師：這里邊辦法很多，例如讓'狀態(tài)'在各個服務器之間進行復制，但最常用的是把狀態(tài)轉(zhuǎn)移存儲到另外一個地方，盡量服務器恢復到無狀態(tài)的'y=f(x)'。
(注：實際情況下，圖中服務器之前還有負責負載均衡的服務器)
弟子：奧，這樣一來，又可以水平擴展了！ 對了大師，我剛才聽到師兄們提到‘無狀態(tài)對象’，他們說就是一個對象沒有實例變量，或者實例變量是final的。這么說對吧？
大師：嗯，這種情況下，說‘無狀態(tài)對象’ 有點不準確了，更準確的詞是‘不可變對象’（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，這個類的對象一旦創(chuàng)建，就不能再改變了， 我看到了那個add方法，它不是對現(xiàn)有對象的修改，而是返回了一個全新的對象。
大師：這樣的話當多個線程調(diào)用add對象的時候，都是線程安全的。 我這里有一副圖畫，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：那代價也有點大啊，每次都創(chuàng)建新對象！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 默認都是單例，運行期只有一個實例，他們的方法應該是y=f(x)這樣的無狀態(tài)方法，輕易不要在里邊放置共享的實例變量，要不然多線程并發(fā)操作就可能出問題了。
弟子：可是我們的Controller 一般都要放個Service的實例變量啊 ，比如這個LoginController中的userService， 多個線程同時訪問這個共享的userService，豈不就出問題了？
- @Controller
- public class LoginController {
- @Autowired
- private UserService userService;
- ......對userService的使用略......
- }
大師：你誤入歧途了，把無狀態(tài)和無共享的實例變量畫了等號，你想想，如果LoginController調(diào)用的userService 的方法也是類似 y=f(x)， 會有線程安全問題嗎？
弟子：嗯...... 好像是沒有問題。 無論是Controller還是Service都是純函數(shù)調(diào)用而已。 但是如果確實需要共享的變量該怎么辦？
大師：很簡單，使用ThreadLocal，把這個變量存到各個線程當中，讓他們互不干擾，就線程安全了。
【本文為專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】
名稱欄目：小白科普：“無狀態(tài)”那點事兒
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