java并发编程实践笔记

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出自：http://kenwublog.com/java-concurrency-in-practise-note

1, 保证线程安全的三种方法 :
a, 不要跨线程访问共享变量
b, 使共享变量是 final类型的
c, 将共享变量的操作加上同步

2, 一开始就将类设计成线程安全的 , 比在后期重新修复它 ,更容易 .

3, 编写多线程程序 , 首先保证它是正确的 , 其次再考虑性能 .

4, 无状态或只读对象永远是线程安全的 .

5, 不要将一个共享变量裸露在多线程环境下 (无同步或不可变性保护 )

6, 多线程环境下的延迟加载需要同步的保护 , 因为延迟加载会造成对象重复实例化

7, 对于 volatile 声明的数值类型变量进行运算 , 往往是不安全的 (volatile 只能保证可见性 , 不能保证原子性 ).
详见 volatile 原理与技巧中 , 脏数据问题讨论 .

8, 当一个线程请求获得它自己占有的锁时 ( 同一把锁的嵌套使用 ), 我们称该锁为可重入锁 .
在 jdk1.5 并发包中 , 提供了可重入锁的 java 实现 -ReentrantLock.

9, 每个共享变量 , 都应该由一个唯一确定的锁保护 .
创建与变量相同数目的 ReentrantLock, 使他们负责每个变量的线程安全 .

10,虽然缩小同步块的范围 , 可以提升系统性能 .
但在保证原子性的情况下 , 不可将原子操作分解成多个 synchronized块 .

11, 在没有同步的情况下 , 编译器与处理器运行时的指令执行顺序可能完全出乎意料 .
原因是 , 编译器或处理器为了优化自身执行效率 , 而对指令进行了的重排序 (reordering).

12, 当一个线程在没有同步的情况下读取变量 , 它可能会得到一个过期值 , 但是至少它可以看到那个
线程在当时设定的一个真实数值 . 而不是凭空而来的值 . 这种安全保证 , 称之为 最低限的安全性 (out-of-thin-air safety)

在开发并发应用程序时 , 有时为了大幅度提高系统的吞吐量与性能 , 会采用这种无保障的做法 .
但是针对 , 数值的运算 , 仍旧是被否决的 .

13, volatile 变量 , 只能保证可见性 , 无法保证原子性 .

14, 某些耗时较长的网络操作或 IO, 确保执行时 , 不要占有锁 .

15, 发布 (publish) 对象 , 指的是使它能够被当前范围之外的代码所使用 .( 引用传递 )
对象逸出 (escape), 指的是一个对象在尚未准备好时将它发布 .

原则 : 为防止逸出 , 对象必须要被完全构造完后 , 才可以被发布 ( 最好的解决方式是采用同步 )

this 关键字引用对象逸出
例子 : 在构造函数中 , 开启线程 , 并将自身对象 this 传入线程 , 造成引用传递 .
而此时 , 构造函数尚未执行完 , 就会发生对象逸出了 .

16, 必要时 , 使用 ThreadLocal变量确保线程封闭性 (封闭线程往往是比较安全的 , 但一定程度上会造成性能损耗 )
封闭对象的例子在实际使用过程中 , 比较常见 , 例如 hibernate openSessionInView机制 , jdbc的 connection机制 .

17, 单一不可变对象往往是线程安全的 (复杂不可变对象需要保证其内部成员变量也是不可变的 )
良好的多线程编程习惯是 : 将所有的域都声明为 final, 除非它们是可变的

18, 保证共享变量的发布是安全的 
a, 通过静态初始化器初始化对象 (jls 12.4.2 叙述 , jvm 会保证静态初始化变量是同步的 )
b, 将对象申明为 volatile 或使用 AtomicReference
c, 保证对象是不可变的
d, 将引用或可变操作都由锁来保护

19, 设计线程安全的类 , 应该包括的基本要素 :
a, 确定哪些是可变共享变量
b, 确定哪些是不可变的变量
c, 指定一个管理并发访问对象状态的策略

20, 将数据封装在对象内部 , 并保证对数据的访问是原子的 .
建议采用 volatile javabean 模型或者构造同步的 getter,setter.

21, 线程限制性使构造线程安全的类变得更容易 , 因为类的状态被限制后 , 分析它的线程安全性时 , 就不必检查完整的程序 .

22, 编写并发程序 , 需要更全的注释 , 更完整的文档说明 .

23, 在需要细分锁的分配时 , 使用 java监视器模式好于使用自身对象的监视器锁 .
前者的灵活性更好 .

Object target = new Object();
// 这里使用外部对象来作为监视器 , 而非 this
synchronized(target) {
// TODO
}

针对 java monitor pattern, 实际上 ReentrantLock的实现更易于并发编程 .
功能上 , 也更强大 .

24, 设计并发程序时 , 在保证伸缩性与性能折中的前提下 , 优先考虑将共享变量委托给线程安全的类 .
由它来控制全局的并发访问 .

25, 使用普通同步容器 (Vector, Hashtable) 的迭代器 , 需要外部锁来保证其原子性 .
原因是 , 普通同步容器产生的迭代器是非线程安全的 .

26, 在并发编程中 , 需要容器支持的时候 , 优先考虑使用 jdk 并发容器 
(ConcurrentHashMap, ConcurrentLinkedQueue, CopyOnWriteArrayList…).

27, ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList
并发容器的迭代器 , 以及全范围的 size(), isEmpty() 都表现出弱一致性 .
他们只能标示容器当时的一个数据状态 . 无法完整响应容器之后的变化和修改 .

28, 使用有界队列 , 在队列充满或为空时 , 阻塞所有的读与写操作 . ( 实现生产 – 消费的良好方案 )
BlockQueue 下的实现有 LinkedBlockingQueue 与 ArrayBlockingQueue, 前者为链表 , 可变操作频繁优先考虑 , 后者为数组 , 读取操作频繁优先考虑 .
PriorityBlockingQueue 是一个按优先级顺序排列的阻塞队列 , 它可以对所有置入的元素进行排序 ( 实现 Comparator 接口 )

29, 当一个方法 , 能抛出 InterruptedException, 则意味着 , 这个方法是一个可阻塞的方法 , 如果它被中断 , 将提前结束阻塞状态 .
当你调用一个阻塞方法 , 也就意味着 , 本身也称为了一个阻塞方法 , 因为你必须等待阻塞方法返回 .

如果阻塞方法抛出了中断异常 , 我们需要做的是 , 将其往上层抛 , 除非当前已经是需要捕获异常的层次 .
如果当前方法 , 不能抛出 InterruptedException, 可以使用 Thread.currentThread.interrupt() 方法 , 手动进行中断 .