软件系统的稳定性

 

软件系统的稳定性，主要决定于整体的系统架构设计，然而也不可忽略编程的细节，正所谓“千里之堤，溃于蚁穴”，一旦考虑不周，看似无关紧要的代码片段可能会带来整体软件系统的崩溃。这正是我阅读Release It!的直接感受。究其原因，一方面是程序员对代码质量的追求不够，在项目进度的压力下，只考虑了功能实现，而不用过多的追求质量属性；第二则是对编程语言的正确编码方式不够了解，不知如何有效而正确的编码；第三则是知识量的不足，在编程时没有意识到实现会对哪些因素造成影响。

例如在Release It!一书中，给出了如下的Java代码片段：

package com.example.cf.flightsearch; 
//... 
public class FlightSearch implements SessionBean {
	private MonitoredDataSource connectionPool;
	public List lookupByCity(. . .) throws SQLException, RemoteException { 
		Connection conn = null; 
		Statement stmt = null;
		try { 
			conn = connectionPool.getConnection(); 
			stmt = conn.createStatement();
			
			// Do the lookup logic
			// return a list of results
		} finally { 
			if (stmt != null) {
				stmt.close();
			}
			if (conn != null) { 
				conn.close();
			}
		}
	}
}

正是这一小段代码，是造成Airline系统崩溃的罪魁祸首。程序员充分地考虑了资源的释放，但在这段代码中他却没有对多个资源的释放给予足够的重视，而是以释放单资源的做法去处理多资源。在finally语句块中，如果释放Statement资源的操作失败了，就可能抛出异常，因为在finally中并没有捕获这种异常，就会导致后面的conn.close()语句没有执行，从而导致Connection资源未能及时释放。最终导致连接池中存放了大量未能及时释放的Connection资源，却不能得到使用，直到连接池满。当后续请求lookupByCity()时，就会在调用connectionPool.getConnection()方法时被阻塞。这些被阻塞的请求会越来越多，最后导致资源耗尽，整个系统崩溃。

Release It!的作者对Java中同步方法的使用也提出了警告。同步方法虽然可以较好地解决并发问题，在一定程度上可以避免出现资源抢占、竟态条件和死锁的情况。但它的一个副作用同步锁可能导致线程阻塞。这就要求同步方法的执行时间不能太长。此外，Java的接口方法是不能标记synchronized关键字。当我们在调用封装好的第三方API时，基于“面向接口设计”的原理，可能调用者只知道公开的接口方法，却不知道实现类事实上将其实现为同步方法，这种未知性就可能存在隐患。

假设有这样的一个接口：

public interface GlobalObjectCache {
	public Object get(String id);
}

如果接口方法get()的实现如下：

public synchronized Object get(String id){
	Object obj = items.get(id); 
	if(obj == null) {
		obj = create(id); 
		items.put(id, obj);
	} 
	return obj;
}

protected Object create(String id) {
	//...
}

这段代码很简单，当调用者试图根据id获得目标对象时，首先会在Cache中寻找，如果有就直接返回；否则通过create()方法获得目标对象，然后再将它存储到Cache中。create()方法是该类定义的一个非final方法，它执行了DB的查询功能。现在，假设使用该类的用户对它进行了扩展，例如定义RemoteAvailabilityCache类派生该类，并重写create()方法，将原来的本地调用改为远程调用。问题出现了。由于采用create()方法是远程调用，当服务端比较繁忙时，发出的远程调用请求可能会被阻塞。由于get()方法是同步方法，在方法体内，每次只能有一个线程访问它，直到方法执行完毕释放锁。现在create()方法被阻塞，就会导致其他试图调用RemoteAvailabilityCache对象的get()方法的线程随之而被阻塞。进而可能导致系统崩溃。

当然，我们可以认为这种扩展本身是不合理的。但从设计的角度来看，它并没有违背Liskove替换原则。从接口的角度看，它的行为也没有发生任何改变，仅仅是实现发生了变化。如果不是同步方法，则一个调用线程的阻塞并不会影响到其他调用线程，问题就可以避免了。当然，这里的同步方法本身是合理的，因为只有采取同步的方式才能保证对Cache的读取是支持并发的。书中给出这个例子，无非是要说明同步方法潜在的危险，提示我们在编写代码时，需要考虑周全。