Enum trong Java là một kiểu dữ liệu đặc biệt, được giới thiệu từ Java 5, cho phép định nghĩa một tập hợp các hằng số. Mỗi hằng số trong Enum được coi là một đối tượng kiểu Enum, và các đối tượng này được tạo ra một cách an toàn và hiệu quả. Điều đặc biệt là các đối tượng Enum là thread-safe.
Enum trong Java có tính thread-safe nhờ những yếu tố sau:
Khi một Enum được định nghĩa, tất cả các hằng số của nó được tạo tự động khi lớp Enum được nạp vào bộ nhớ lần đầu tiên. Việc khởi tạo các hằng số Enum này chỉ diễn ra một lần, và cơ chế nạp lớp (class loading) trong Java vốn đã là thread-safe. Do đó, không có nguy cơ xảy ra race condition (tranh chấp luồng) khi nhiều luồng cùng truy cập vào các hằng số của Enum.
Ví dụ, nếu có một Enum được định nghĩa như sau:
public enum Color {
RED, GREEN, BLUE;
}Java sẽ đảm bảo rằng các hằng số RED, GREEN, và BLUE sẽ được khởi tạo duy nhất một lần và mọi luồng trong ứng dụng đều có thể truy cập vào chúng mà không gây ra bất kỳ vấn đề nào liên quan đến luồng.
Các hằng số Enum là bất biến, tức là trạng thái của chúng không thể bị thay đổi sau khi chúng đã được khởi tạo. Điều này đồng nghĩa với việc không cần phải lo lắng về các thay đổi trạng thái của các hằng số Enum trong các luồng khác nhau. Các hằng số này luôn giữ nguyên giá trị của mình, làm cho Enum hoàn toàn an toàn trong môi trường đa luồng.
public enum Direction {
NORTH, EAST, SOUTH, WEST;
}Các hằng số NORTH, EAST, SOUTH, và WEST không thể bị thay đổi sau khi được tạo, vì vậy các luồng truy cập vào các giá trị này sẽ luôn thấy cùng một đối tượng với cùng trạng thái.
Trong nhiều trường hợp, Enum được sử dụng như một singleton pattern, tức là chỉ có một phiên bản duy nhất của từng hằng số Enum được tồn tại. Điều này giúp đảm bảo rằng chỉ có một đối tượng của mỗi hằng số được sử dụng trên toàn bộ ứng dụng. Vì cơ chế khởi tạo hằng số Enum là thread-safe, điều này càng củng cố tính thread-safe của Enum.
public enum SingletonEnum {
INSTANCE;
public void doSomething() {
System.out.println("Singleton Enum doing something");
}
}Ở đây, INSTANCE là một phiên bản singleton của SingletonEnum, và nó hoàn toàn thread-safe. Tất cả các luồng trong chương trình có thể truy cập vào INSTANCE mà không lo bị lỗi.
Java sử dụng một mô hình bộ nhớ mạnh mẽ giúp đảm bảo rằng các thay đổi trong một luồng (nếu có) sẽ được nhìn thấy nhất quán trong tất cả các luồng khác. Do đó, dù có nhiều luồng truy cập cùng một hằng số Enum, trạng thái của nó luôn được đảm bảo an toàn và không gây ra các vấn đề về bộ nhớ.
Mặc dù bản thân các hằng số Enum là thread-safe, nhưng nếu bạn bổ sung các thuộc tính hoặc phương thức bên trong Enum, tính thread-safe của Enum có thể bị ảnh hưởng. Cụ thể, nếu bạn sử dụng các biến mutable (biến có thể thay đổi giá trị) hoặc các phương thức không an toàn trong môi trường đa luồng, điều này có thể làm giảm tính an toàn của Enum.
Ví dụ:
public enum Color {
RED, GREEN, BLUE;
private int count; // biến mutable
public void incrementCount() {
count++;
}
}Ở ví dụ trên, biến count không phải là thread-safe. Nếu nhiều luồng cùng gọi incrementCount(), có thể xảy ra race condition và giá trị của count sẽ không chính xác. Để khắc phục vấn đề này, bạn cần sử dụng cơ chế đồng bộ hóa (synchronized) hoặc các công cụ an toàn cho đa luồng như AtomicInteger:
public enum Color {
RED, GREEN, BLUE;
private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); // biến an toàn cho đa luồng
public void incrementCount() {
count.incrementAndGet();
}
}Bằng cách sử dụng AtomicInteger, chúng ta đảm bảo rằng các hành động trên biến count là thread-safe và có thể được thực hiện một cách an toàn trong môi trường đa luồng.
Enum trong Java là thread-safe bởi vì:
Tuy nhiên, cần cẩn trọng khi thêm các thuộc tính mutable hoặc các phương thức có thể thay đổi trạng thái vào Enum, vì điều này có thể ảnh hưởng đến tính thread-safe của nó.
