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：我經常聽師兄們爭論‘無狀態’， 說‘無狀態’在軟件編程中是好事情， 可是到底什么是狀態？ 什么是無狀態？

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）這不就是一個函數嗎？我初中就學過， 給定一個x，函數經過計算（比如求平方）就能得到一個y。

大師：沒錯，這就是一個純函數，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。

弟子：這也沒什么啊！

大師：你想想，要是有多個線程在一個CPU上并發調用這個函數，會不會有問題？

弟子：不會。

大師：如果是有多個線程在多個CPU上并行執行這個函數，會不會有問題？

弟子：不會。

大師：為什么？

弟子：因為每次調用都不會在這個函數中保留數據， 調用完了就完了，每一次調用都是嶄新的調用，并且***次和***百次之間沒有任何關系。

大師：因為那個函數不保存狀態，所以無論是并發還是并行，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HTML頁面的時候，對于服務器來講，是不是就相當于調用了一個函數，函數輸入：一個URL路徑， 函數輸出：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，只要執行這個'函數調用'就可以了。

大師：你說說，這樣的HTTP協議有什么好處？

弟子：由于沒有狀態，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。現在你體會到無狀態的好處了吧？

弟子：明白了，大師，在服務器端無狀態確實是個美好的世界， 可是現實很殘酷，沒有狀態不行啊，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：那你們怎么記啊？

弟子：肯定用Session來保存狀態啊！

大師：服務器一旦引入狀態，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'在各個服務器之間進行復制，但最常用的是把狀態轉移存儲到另外一個地方，盡量服務器恢復到無狀態的'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建，就不能再改變了， 我看到了那個add方法，它不是對現有對象的修改，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，每次都創建新對象！我們用Spring，其中的Controller, Service被大量地并發調用，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，把無狀態和無共享的實例變量畫了等號，你想想，如果LoginController調用的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都是純函數調用而已。 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51CTO專欄作者“劉欣”的原創稿件，轉載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】

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