Singleton、Flyweight、Observer、State 都可能和共享状态放在一起。模式名称只能说明对象如何协作，不能说明多个线程同时进入时会发生什么。并发正确性要看发布、原子性、可见性和生命周期，而不是看类名里有没有 Registry、Cache 或 Bus。

用屏障制造可复现交错

JDK 21 的 CyclicBarrier 文档说明，它允许一组线程互相等待，直到所有线程都到达公共屏障点。labs/E04 用两个屏障控制两条线程：先一起进入 registry.get("shop")，再一起停在工厂内部。这样未同步 HashMap 注册表会看到两次“缓存为空”，从而为同一个租户创建两个对象。

1
2
CyclicBarrier start = new CyclicBarrier(2);
CyclicBarrier insideFactory = new CyclicBarrier(2);

unsynchronizedRegistryCanCreateTwoObjectsForTheSameKey 断言创建次数为 2，并且两个返回对象不是同一身份。这里没有 sleep，也不依赖机器快慢；失败来自明确控制的 interleaving。

并发实验不要用睡眠赌时序。用屏障、闩锁或可控执行器固定交错，断言共享状态的最终结果。

并发集合解决的是具体边界

AfterRegistry 使用 ConcurrentHashMap.computeIfAbsent。Oracle 文档说明，ConcurrentHashMap 支持高并发更新；对给定 key 的更新与读取之间有 happens-before 关系。测试让两个线程同时请求同一个 key，最终只创建一个对象，两个调用拿到同一身份。

这并不意味着 ConcurrentHashMap 能让所有逻辑自动线程安全。映射函数仍然不应依赖不受保护的外部可变状态；跨多个 key 的不变量也不会因为换了集合就变成原子事务。本例只证明“同一个 key 的惰性注册”这个边界被保护住了。

Observer、State 和生命周期要分别证明

ObserverBus 用 CopyOnWriteArrayList 保存订阅者，退订后不会收到后续事件，但这不等于事件内容安全。observerUnsubscribeDoesNotProtectSharedPayload 让第一个订阅者修改 Payload.tags()，第二个订阅者随后看到同一个 payload 已被改过。Observer 只说明发布者和订阅者如何协作，不能替共享数据做防御性复制。

NonAtomicOrderState 更直接：两条线程都先读到草稿态，再同时写入已确认态，结果两次确认都返回成功。SynchronizedOrderState 的对照断言只有第一次确认成功。State 模式表达状态迁移的结构；迁移是否原子，要看锁、CAS 或单线程化执行边界。

EventBus 用单线程执行器提交事件，close 后拒绝新事件。eventBusLetsInFlightEventFinishDuringCloseAndRejectsNewEvents 让事件先进入执行体，再在事件释放前调用 close：新事件被拒绝，已经在途的事件仍能完成。本章证明的是“关闭后不接新任务、在途任务可排空”的合同，不证明取消、超时等待或线程池泄露检测。

sequenceDiagram
    participant T as 测试线程
    participant B as EventBus
    participant E as 单线程执行器
    T->>B: publish(event)
    B->>E: 提交在途事件
    E-->>T: eventStarted屏障
    T->>B: close()
    B->>E: shutdown()
    T->>B: publish(newEvent)
    B-->>T: IllegalStateException("closed")
    T-->>E: releaseEvent屏障
    E-->>T: 在途事件完成
问题 错误直觉 可验证边界
同 key 缓存 “注册表天然只会有一个” 创建次数和对象身份
Observer 事件 “退订就安全了” 后续派发停止；payload 仍可能共享
State 迁移 “State 管状态” 迁移是否原子、是否可见
事件发布 “close 就都停了” 关闭后拒绝；在途事件是否完成

模式说明结构，JDK 并发类说明内存和原子性边界。两者要同时成立，代码才有线程安全结论。

验证与练习

运行 ./mvnw -B -ntp -pl labs/E04 -am test；ConcurrentPatternTest 通过 5 个测试，全部使用 CyclicBarrier、Future.get() 或直接退订句柄控制时序。原始日志在 examples/design-patterns/evidence/E04/targeted.stdout.txt。

  1. 把 Payload 改成构造时复制、访问时返回不可变视图，先保留退订测试，再新增“第一个订阅者不能污染第二个订阅者”的回归。
  2. 把 registry 扩展为“同租户下有两个相关对象必须一起创建”。写出跨 key 不变量的失败测试，再判断 ConcurrentHashMap 是否足够，还是需要更粗的锁或单 key 聚合对象。

参考资料：

上一节：E03 默认行为和规则组合；下一节：E05 依赖注入容器、动态代理与 AOP。