Java并发编程实战读书笔记——第二章 线程安全性
第二章 线程安全性
如何通过同步来避免多个线程在同一时刻访问相同的数据。
2.1 什么是线程安全性
修复多线程问题的三种方式：
不在线程之间共享该状态变量
将状态变量修改为不可变的变量
在访问状态变量时使用同步
正确的编程方法：首先使代码正确运行，然后再提高代码的速度。即使如此，最好也只是当性能测试结果和应用需求告诉你必须提高性能，以及测量结果表明这种优化在实际环境中确实能带来性能提升时，才进行优化。
当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。
在线程安全类中封装了必要的同步机制，因此客户端无须进一采取同步措施。
无状态对象一定是线程安全的。
2.2 原子性
a. count操作包括读取-修改-写入的操作序列，并且其结果状态依赖于之前的状态。
竞态条件（Race Condition）：不恰当的执行时序而出现不正确的结果。
b. 先检查后执行：即通过一个可能失效的观测结果来决定下一步的动作。延迟初始化中的竞态条件
假定有两个操作A和B，如果从执行A的线程来看，当另一个线程执行B时，要么将B全部执行完，要么完全不执行B，那么A和B对彼此来说是原子的。原子操作是指，对于一个状态的所有操作（包括该操作本身）来说，这个操作是一个以原子方式执行的操作。
在java.util.concurrent.atomin包中包含了一些原子变量类，用于实现在数值和对象引用上的原子状态转换。当状态变量的数据由一个变为多个时，并不会像状态变量数量由零个变为一个那样简单。
2.3 加锁机制
要保持状态的一致性，就需要在单个原子操作中更新所有相关的状态变量。
内置锁：同步代码块
同步代码块包括两个部分：一是作为锁的对象引用，一个是作为由个锁保护的代码块。以关键字Synchronized来修饰的方法就是一种横跨整个方法体的同步代码块，其中该同步代码块的锁就是方法调用所在的对象。静态方法以Class对象作为锁。
每个Java对象都可以用做一个实现同步的锁，称为内置锁(Instrinsic Lock)或监视器锁(Monitor Lock)。线程在进入同步代码块之前会自动获取锁，并且在退出同步代码块时自动释放锁。Java的内置锁相当于一种互斥体，每次只有一个线程执行内置锁保护的代码块，因此这个锁保护的同步代码会以原子方式执行。
缺点：并发性有点差。
重入：如果某个线程试图获取一个已经由它自己持有的锁，那么这个请求就会成功。”重入”意味着获取锁的操作的粒度是”线程”，而不是”调用”。
重入的一种实现方法是，为每个锁关联一个获取计数值和一个所有都线程。
子类改写父类的synchronized方法，然后调用父类中的方法，此时如果没有可重入的锁，那么这段代码将会产生死锁。
2.4 用锁来保护状态
对于可能被多个线程同时访问的可变状态变量，在访问它时都需要持有一个锁，在这种情况下，我们称状态是由个锁保护的。
每个共享的和可变的变量都应该只由一个锁来保护，从而使维护人员知道是哪一个锁。
对于每个包含多个变量的不变性条件，其中涉及的所有变量都需要由同一个锁来保护。
多个操作合并为一个复合操作，还是需要额外的加锁机制。每个方法都作为同步方法还可能导致活跃性问题和性能问题。
2.5 活跃性与性能
可同时调用的数量，不仅受到可用处理资源的限制，还受到应用程序本身结构的限制。
同时代码块中同时更新变量，并且在所有访问它们的位置上都使用同步。位于同步代码块之外的代码以独占的方式来访问局部（位于栈上的）变量，这些变量不会在多个线程间共享，因此不需要同步。
已经使用了同步代码块来构造原子操作，而使用两种不同的同步机制不仅会带来混乱，也不会在性能或安全性上带来任何好处，因此在这里不使用原子变量。
同步代码块的合理大小，要在安全性、简单性和性能之间做权衡。
通常，在简单性与性能之间存在着相互制约因素。当实现某个同步策略时，一定不要盲目地为了性能而牺牲简单性。
当执行时间较长的计算或者可能无法快速完成的操作时（例如，网络I/O或控制台I/O），一定不要持有锁。