在構(gòu)建穩(wěn)健的并發(fā)程序時，必須正確地使用線程和鎖，但這些終歸只是一些機制。要編寫線程安全的代碼，其核心在于要對狀態(tài)訪問操作進(jìn)行管理，特別是對共享的（Shared）和可變的（Mutable）狀態(tài)的訪問。

從非正式的意義上說，對象的狀態(tài)是指存儲在狀態(tài)變量（例如實例或靜態(tài)域）中的數(shù)據(jù)。對象的狀態(tài)可能包括其他依賴對象的域，比如某個HashMap的狀態(tài)不僅存儲在HashMap對象本身，還存儲在許多Map.Entry對象中。

共享 意味著變量可以由多個線程同時訪問 可變 意味著變量的值在其生命周期內(nèi)可以發(fā)生變化

一個對象是否需要是線程安全的，取決于它是否被多個線程訪問。

當(dāng)多個線程訪問某個狀態(tài)變量并且其中有一個線程執(zhí)行寫入操作（說明是是共享 可變的）時，必須采用同步機制來協(xié)同這些線程對變量的訪問。（保證線程安全性）

java中主要的同步機制：

變量為線程安全的方法組合：

程序狀態(tài)的封裝性越好，就越容易實現(xiàn)程序的線程安全性，并且代碼的維護人員也越容易保持這種方式。

線程安全的程序不一定完全由線程安全類構(gòu)成。（可以有非線程安全類，然后在程序中增加同步措施） 完全由線程安全類構(gòu)成的程序并不一定就是線程安全的。（兩個線程安全類不同鎖，構(gòu)成的程序不能保證原子性） 線程安全類中也可以包含非線程安全的類（同上，只要再增加同步措施即可）

線程安全性定義：當(dāng)多個線程訪問某個類時，不管運行時環(huán)境采用何種調(diào)度方式或者這些線程如何交替執(zhí)行，并且在主調(diào)代碼中不需要任何額外的同步或協(xié)同，這個類始終都能表現(xiàn)出正確的行為，那么就稱這個類是線程安全的。正確性的含義是，某個類的行為與其規(guī)范一致。（如果你覺得‘正確性’的定義有些模糊，那么可以將線程安全類認(rèn)為是一個在并發(fā)環(huán)境和單線程環(huán)境中都不會被破壞的類）

通常，線程安全性的需求并非來源于對線程的直接使用，而是使用像Servlet這樣的框架。

無狀態(tài)對象一定是線程安全的。

競態(tài)條件（Race Condition）：由于不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時序而出現(xiàn)了不正確的結(jié)果（出現(xiàn)這種狀況則不是線程安全的，因為違反了線程安全性的定義）。當(dāng)某個計算的正確性取決于多個線程的交替執(zhí)行時序時，那么就會發(fā)生競態(tài)條件，換句話說，就是正確的結(jié)果取決于運氣。

數(shù)據(jù)競爭（Data Race）：如果在訪問共享的非final類型的域（共享 可變）時沒有采用同步來進(jìn)行協(xié)同，那么就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭。在java內(nèi)存模型中，如果在代碼中存在數(shù)據(jù)競爭，那么這段代碼就沒有確定的語義。

并非所有的競態(tài)條件都是數(shù)據(jù)競爭，同樣并非所有的數(shù)據(jù)競爭都是競態(tài)條件。???

競態(tài)條件的類型：

使用“先檢查后執(zhí)行”的一種常見情況就是延遲初始化。延遲初始化的母的：

與大多數(shù)并發(fā)錯誤一樣，競態(tài)條件并不總是產(chǎn)生錯誤，還需要某種不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時序。

要避免競態(tài)條件問題，就必須在某個線程修改該變量時，通過某種方式防止其他線程使用這個變量。也就是說必須原子操作來避免產(chǎn)生競態(tài)條件。

原子操作：對于訪問同一個狀態(tài)的所有操作（包括該操作本身）來說，這個操作是 一個 以原子方式執(zhí)行的操作。

如果++count是一個原子操作，那么競態(tài)條件就不會發(fā)生。 使++count不會發(fā)生競態(tài)條件的方法

當(dāng)在無狀態(tài)的類中添加一個狀態(tài)時，如果該狀態(tài)完全由線程安全的對象來管理，那么這個類仍然是線程安全的。（0 –> 1 當(dāng)0/1變多時，并不是這么簡單）

當(dāng)一個類引入了多個狀態(tài)變量時，狀態(tài)變量之間可能不是彼此獨立的，而是某個變量的值會對其他變量的值產(chǎn)生約束，這時，要保持狀態(tài)的一致性（也就是保證線程安全），就需要在單個原子操作中更新所有相關(guān)的狀態(tài)變量。

同步機制的兩個重要方面：

同步代碼塊包含兩部分：

每個java對象都可以用作一個實現(xiàn)同步的鎖，這些鎖被稱為內(nèi)置鎖（Intrinsic Lock）或者監(jiān)視器鎖（Monitor Lock）。線程在進(jìn)入同步代碼塊之前會自動獲得鎖，并且在退出同步代碼塊時自動釋放鎖，而無論是通過正常的控制路徑退出，還是通過從代碼塊中拋出異常退出。獲得內(nèi)置鎖的唯一途徑就是進(jìn)入由這個鎖保護的同步代碼塊或方法。

java的內(nèi)置鎖相當(dāng)于一種互斥體（或互斥鎖 mutex），這意味著最多只有一個線程能夠持有這種鎖。

并發(fā)環(huán)境中的原子性與實務(wù)應(yīng)用程序中的原子性有著相同的含義———一組語句作為一個不可分割的單元被執(zhí)行。

內(nèi)置鎖是可重入的（reentrant），也就是說如果某個線程試圖獲得一個已經(jīng)由他自己持有的鎖，那么這個請求就會成功。“重入”意味著獲取鎖的操作粒度是“線程”，而不是“調(diào)用”（這與pthread（POSIX線程）互斥體的默認(rèn)加鎖行為不同，pthread互斥體的獲取操作是以“調(diào)用”為粒度的）。

重入進(jìn)一步提升了加鎖行為的封裝性。在java中子類改寫父類synchronized方法，然后在其中調(diào)用父類的方法，如果沒有可重入的鎖，那么這段代碼將產(chǎn)生死鎖。

對于可能被多個線程同時訪問的可變狀態(tài)變量，在訪問它時都需要持有同一個鎖，在這種情況下，我們稱狀態(tài)變量是由這個鎖保護的。

一種常見的加鎖約定是，將所有的可變狀態(tài)都封裝在對象內(nèi)部，并通過對象的內(nèi)置鎖對所有訪問可變狀態(tài)的代碼路徑進(jìn)行同步，使得在該對象上不會發(fā)生并發(fā)訪問。

對于包含多個變量的不變性條件，其中涉及的所有變量都需要由同一個鎖來保護。

如果同步可以避免競態(tài)條件的問題，那么為什么不在每個方法聲明時都是用關(guān)鍵字synchronized？

contains和add方法均為syn方法，但是上面這段代碼為先檢查后執(zhí)行，存在競態(tài)條件，需要將這兩個操作合并為復(fù)合操作。

不良并發(fā)（Poor concurrency）應(yīng)用程序：可同時調(diào)用的數(shù)量不僅受到可用處理資源的限制，還受到應(yīng)用程序本身結(jié)構(gòu)的限制。

縮小同步代碼塊的作用范圍，可以確保程序的并發(fā)性，同時又維護線程安全性。但是，如果將同步代碼塊分解的過細(xì)，那么在獲取鎖與釋放鎖等操作上都需要一定的開銷。

當(dāng)執(zhí)行時間較長的計算或者可能無法快速完成的操作時（例如，網(wǎng)絡(luò)I/O或者控制臺I/O），一定不要持有鎖。