java并发编程实战------阅读笔记第五章基础构建模块-优快云博客

本文探讨了同步容器类如Vector和Hashtable的局限性及并发操作时可能出现的问题，并介绍了并发容器如ConcurrentHashMap的优势。此外，还讨论了阻塞队列、阻塞方法、同步工具类等在多线程编程中的应用。

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一、同步容器类 1、早期的同步容器类Vector ，Hashtable，类似于Collections.synchronizedXxxx方法创建的，就是用装饰器模式把线程不安全的容器类包装起来，所有公共方法都进行同步，这种容器性能较低。

2、同步容器来的问题(复合操作依然会导致混乱的结果) Vector是线程安全的，只是说明Vector本身不会被并发操作破坏，但这不等于并发操作就没有问题。例如如下两个方法被多线程操作：

	public static Object getLast(Vector list){
		//第一步
                int lastIndex = list.size() - 1;
                //第二步
		return list.get(lastIndex);
	}
	
	public static void deleteLast(Vector list){
                //第一步
		int lastIndex = list.size() - 1;
                //第二步
		list.remove(lastIndex);
	}

线程A执行第一步完，尚未执行第二步；线程B执行了第一步，再执行第二步完；之后线程A再执行第二步，这个时序就会出现问题集合元素个数变了而线程A不知道，会跑出数组越界异常，因为这些操作不是原子性。通过给被操作容器类加锁可以把这些复合操作变成原子操作(但其实Vector状态没有被破坏)：

	public static Object getLast(Vector list){
		synchronized(list){
			int lastIndex = list.size() - 1;
			return list.get(lastIndex);
		}
		
	}
	
	public static void deleteLast(Vector list){
		synchronized(list){
			int lastIndex = list.size() - 1;
			list.remove(lastIndex);
		}

迭代操作也会出现多线程操作导致混乱的问题，在迭代操作上加锁保护起来解决问题，但是降低了并发性。

//可能会被多线程操作而混乱结果，因为迭代是复合操作，不是原子操作		
for(int i = 0;i < vector.size();i++){
			//TODO
		}
//加锁锁住这个vector即可，但是降低了并发性，其他线程不能操作vector
synchronized(vector){
			for(int i = 0;i < vector.size();i++){
			//TODO
			}
		}

迭代器与ConcurrentModificationException：即使是同步容器类也没有考虑并发修改问题，对应策略是'fail-fast'快速失败，当发现容器被修改时就抛出异常。改善这种情况可以在迭代时对容器进行克隆，迭代副本。给容器加锁来进行迭代涉及面太广了，不合适，而且有些迭代器操作是隐藏的，容易被忽视。

public class HiddenIteratro {
	
	@GuardedBy("this")
	private final Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
	
	public synchronized void add(Integer i) { set.add(i); }
	public synchronized void remove(Integer i) { set.remove(i); }
	
	public void addTenThings(){
		Random r = new Random();
		for(int i=0;i<10;i++)
			add(r.nextInt());
		System.out.println("DEBUG: added ten elements to " + set);
	}

}

容器的hashCode和equals方法，将容器整体放入其他容器，containsAll、removeAll、retainAll等等方法，以及把容器作为参数的构造函数，都会隐含对容器进行迭代，这些迭代都有可能抛出ConcurrentModificationException。

二、并发容器 1、ConcurrentHashMap，使用了分段锁，可以支持任意数量的读线程操作Map；支持多个读线程和写入线程操作Map；可以支持一定数量写入线程同时操作Map，迭代操作不会加锁，采用了弱一致性而不是快速失败，提高了并发性和吞吐量。并发Map还提供了一些复合原子操作，比如存在则删除，存在则替换，不存在则插入等等。 2、CopyOnWriteList，CopyOnWriteHashSet：支持并发操作，迭代不会加锁。

三、阻塞队列和生产者消费者模型生产者消费者模型的阻塞队列实现了可变对象的线程封闭：开始是只有放入对象的生产者线程能访问可变对象，放入之后生产者不再访问可变对象；后面是只有消费者线程可以访问可变对象，实现了可变对象在线程之间安全的传递。

四、阻塞方法或者中断方法等待I/O操作结束，等待锁，等待Thread.sleep方法中醒来，等待另一个线程的计算结果(Blocked,Waiting,Timed_Waiting)。方法抛出受检查异常InterruptedException，说明该方法是一个阻塞方法，如果这个方法被中断，它将努力提前结束阻塞状态。抛出该异常后有两个处理策略：传递异常；恢复中断状态。

五、同步工具类 1、闭锁(CountDownLatch)：countDown方法递减计数器，await方法等待计数器达到零。 2、FutureTask：也可以用作闭锁，FutureTask有三种状态Waiting to run , running , Completed(完成包括正常结束、由于取消而结束、由于异常而结束)。 3、计数信号量(Counting Semaphore)，控制同时访问某个特定资源的操作数量，还可用来实现某种资源池，或者对容器施加边界。

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