Java并发编程实践——读书笔记(一)

《Java Concurrency in Practice》第一部分的阅读总结

关键字：并发、锁、线程安全、共享对象、并发容器、信号量

第一章

线程的风险
- 竞争场景（race condition）
  
  多个线程并发地对共享数据进行操作
- 活跃度失败（liveness failure）（程序无法继续执行或退出）
  
  如果安全意味着”什么坏事都没有发生“，那么活跃度关注的则是”好事最终发生了“
- 性能危险（performance）
  
  ...,线程仍然会给运行时带来一定程度的开销。上下文切换(Context switches) ,...,这在多个线程组成的应用程序中是很频繁的，并且带来巨大的系统开销。...,CPU的时间会花费在对线程的调度上而不是在运行上。

第二章

线程的安全性

正确性意味着一个类与它的规约保持一致。良好的规约定义了用于强制对象状态的不变约束(invariants)以及描述操作影响的后验条件(postcoditions)

一个类是线程安全的，是指在被多个线程访问时，类可以持续进行正确的行为
原子性

假设有操作A和B，如果从执行A的线程的角度看，当其他线程执行B的时候，耀目B全部执行完成，要么一点都没执行，这样A和B互为原子操作
- Java.uitl.concurrent.atomic包中包括了原子变量类(atomic variable),这些类实现了数字和对象引用的原子转换（该对象的操作都是原子的）
  - AtomicLong(基本类型对应的原子对象)
  - AtomicReference<V>(一些对象引用对应的原子对象)
- 复合操作——”读-改-写“和”检查再运行“
  - 这是两类常见的看似原子，但是却不是原子的操作。读改写对应赋值语句，检查再运行对应条件判断
锁
- 内部锁
  - synchronized(锁对象的引用，锁代码块)
  - 方法级别的synchronized，锁对象是方法的调用者。静态方法的synchronized,锁对象是对应的调用者对象的class对象
  - 内部锁是一种互斥锁，至多只有一个线程可以拥有锁，但是内部锁是可重入的。
- 重进入(Reentrancy)
  
  线程在试图获得它自己占优的锁的时候，如果请求成功，那么该锁是可重入的。
锁对状态的保护

对于每个可被多个线程访问的可变状态变量，如果所有访问它的线程在执行时都占有同一个锁，这种情况下，我们称这个变量是由这个锁保护的
- 内部锁只能确保一件事，一个线程获得对象的锁之后，将阻塞其他线程获得这个锁
- Vector 和Hashtable
  - 通过使用对象的内部锁(synchronized关键字)来封装所有的可变状态
对于每一个涉及多个变量的不变约束，需要同一个锁保护其他所有的变量

第三章

可见性（defined)

在没有同步的情况下，编译器、处理器，运行时安排操作的执行顺序可能完全出入意料。在没有进行适当同步的多线程程序中，尝试推断那些”必然"发生在内存中的动作，你总会判断错误。

可见性保证了，内存中的值是已定义的（也就是能够判断出来的），可能听着还是有些抽象。举个例子，多个线程对一个64位的long long变量进行值的修改，那么可能线程A正在修改变量的高32位地址，而线程B在修改变量的低32位地址，这样最后的产生的值就是undefined,也就是无法判断的。
- 可见性比并发的要求弱, 意味着数据可能过期
- Volatile
  - 轻量级的同步机制
  - 只保证了对应变量引用的内存是“可见的”，不保证数据同步。
    - 从主存读，并且写入内存。（不存在cpu寄存器中，性能损失）
- 锁不仅仅是关于同步与互斥的，也是关于内存可见的。为了保证所有线程都能够看到共享的、可变变量的最新值，读取和写入线程必须使用公共的锁进行同步
对象的发布与逸出（publishing & escape）
- 发布：使它能够被当前范围之外的代码所使用
  - 将对象的引用存储到公共静态域中
  - 从非私有方法中返回引用
  - 发布一个对象，同样也发布了该对象所有非私有域所引用的对象
- 逸出：未经计划的发布
线程封闭
- 局部变量
- ThreadLocal类
  
  ThreadLocal允许你将每个线程与持有数值的对象关联在一起。ThreadLocal提供了get和set访问器，为每个使用它的线程维护一份单独的拷贝。所以get总是返回由当前执行线程通过set设置的最新值。
  
  本质是全局设置一个容器，通过判断currentThread，然后存入容器中来实现。
- 单一线程对Volatile变量进行写操作。
不可变性（不可变对象）
- 不可变对象：只有访问器方法，可变状态被封装
- 不可变对象永远是线程安全的（可变对象的final引用，不叫不可变）

第五章

同步容器
- Vector和Hashtable
- Collections.synchronizedXxx(Xxx xxx)方法创建的同系列，如:
```
List t = Collections.synchronizedList(new ArrayList()) ;
```
- 不要轻易使用/隐藏使用同步容器的toString方法，由于被synchronized关键字修饰，串行，所以可能非常耗时。
并发容器

同步容器通过对容器的所有状态进行串行访问，从而实现了它们的线程安全。这样做的代价是削弱了并发性。并发容器就是在此基础上进行了设计，牺牲了部分的同步性来换取并发性能。
- Queue
  - BlockingQueue
    - LinkedBlockingQueue
    - ArrayBlockingQueue
    - PriorityBlockingQueue
    - SynchronousQueue
  - ConcurrentLinkedQueue
  - Deque
    - ArrayDeque
    - LinkedBlockingDeque
- Map
  - ConcurrentHashMap—— Hashtable/ synchronizedMap
  - ConcurrentSkipListMap ——synchronizedSortedMap
- Set
  - ConcurrentSkipListSet —— synchronizedSortedSet
- List
  - CopyOnWriteArrayList —— synchronizedList
    - 读不同步，写同步
阻塞队列(Blocking Queue) & 生产者-消费者模式
- 阻塞队列天然支持生产者-消费者模式
- Deque与窃取模式
Synchronizer(同步器)
- latch(闭锁)
  - 同步开始与结束
- semaphore(信号量)
  - 实现阻塞队列
- barrier(关卡)
  - cycle

Java并发编程实践——读书笔记(一)

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目录

第一章

第二章

第三章

第五章