软件构造-失败原子性

什么是失败原子性

《Effective Java》提出一个常被忽视却很重要的概念："努力使失败保持原子性"。当对象抛出异常后，我们期望它仍保持在一种定义良好、可继续使用的状态——尤其是受检异常（Checked Exception，调用者预期能从中恢复的异常）场景下。

一句话总结：失败的方法调用应当让对象保持在被调用之前的状态，具备这种属性的方法被称为"具有失败原子性"。

五种实现方式

1. 使用不可变对象（immutable）

如果在发生异常时总是创建新对象、而永远不改变原有对象，那么原对象自然保持在被调用之前的状态。

2. 在修改前先校验参数

类似软件构造课程中的 checkRep() 思路：先检查可变对象的有效性（representation），在对象状态被修改之前就抛出适当的异常，从而阻止非法状态写入。

3. 调整计算顺序

把"可能失败的计算"挪到"修改对象状态"之前。例如一个按特定顺序排序的 Map，新增元素前需要比较类型；若类型不正确，应在 Map 被修改之前就抛出异常。

4. 在拷贝对象上操作

修改对象时，先在它的临时拷贝上执行操作，完成后再用拷贝结果替换原对象内容。这样即便中途失败，原对象也不受影响。

5. 编写恢复代码（不常用）

编写恢复代码拦截操作过程中的失败，使对象回滚到操作开始之前的状态。这种方式多用于基于磁盘（永久性）的数据结构。

需要留意的边界

• 失败原子性并非总能实现。例如两个线程在无适当同步的情况下并发修改同一对象，对象可能处于不一致状态；此时若假定捕获 ConcurrentModificationException 后对象仍可用，就错了。
  
• 错误（Error）不可恢复，方法抛出 AssertionError 时甚至无需尝试保存失败原子性。
  
• 即便技术上可行，失败原子性也并非总是可取——某些操作会显著增加成本或复杂度。但一旦意识到这个问题，通常都能轻松做到。
  
• 作为规则，任何生成的异常都是方法规范的一部分，应使对象回到调用前状态；若违反，API 文档必须清楚说明对象将保留在哪种状态。
  

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