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

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

共享 意味著變量可以由多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn) 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(gè)對(duì)象是否需要是線程安全的，取決于它是否被多個(gè)線程訪問(wèn)。

當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)狀態(tài)變量并且其中有一個(gè)線程執(zhí)行寫(xiě)入操作（說(shuō)明是是共享 可變的）時(shí)，必須采用同步機(jī)制來(lái)協(xié)同這些線程對(duì)變量的訪問(wèn)。（保證線程安全性）

java中主要的同步機(jī)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(shí)現(xiàn)程序的線程安全性，并且代碼的維護(hù)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(gè)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(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)類時(shí)，不管運(yùn)行時(shí)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(gè)類始終都能表現(xiàn)出正確的行為，那么就稱這個(gè)類是線程安全的。正確性的含義是，某個(gè)類的行為與其規(guī)范一致。（如果你覺(jué)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(gè)在并發(fā)環(huán)境和單線程環(huán)境中都不會(huì)被破壞的類）

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

無(wú)狀態(tài)對(duì)象一定是線程安全的。

競(jìng)態(tài)條件（Race Condition）：由于不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)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?yàn)檫`反了線程安全性的定義）。當(dāng)某個(gè)計(jì)算的正確性取決于多個(gè)線程的交替執(zhí)行時(shí)序時(shí)，那么就會(huì)發(fā)生競(jìng)態(tài)條件，換句話說(shuō)，就是正確的結(jié)果取決于運(yùn)氣。

數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)（Data Race）：如果在訪問(wèn)共享的非final類型的域（共享 可變）時(shí)沒(méi)有采用同步來(lái)進(jìn)行協(xié)同，那么就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)。在java內(nèi)存模型中，如果在代碼中存在數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，那么這段代碼就沒(méi)有確定的語(yǔ)義。

并非所有的競(jìng)態(tài)條件都是數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，同樣并非所有的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)都是競(jìng)態(tài)條件。???

競(jìng)態(tài)條件的類型：

使用“先檢查后執(zhí)行”的一種常見(jiàn)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(cuò)誤一樣，競(jìng)態(tài)條件并不總是產(chǎn)生錯(cuò)誤，還需要某種不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)序。

要避免競(jìng)態(tài)條件問(wèn)題，就必須在某個(gè)線程修改該變量時(shí)，通過(guò)某種方式防止其他線程使用這個(gè)變量。也就是說(shuō)必須原子操作來(lái)避免產(chǎn)生競(jìng)態(tài)條件。

原子操作：對(duì)于訪問(wèn)同一個(gè)狀態(tài)的所有操作（包括該操作本身）來(lái)說(shuō)，這個(gè)操作是 一個(gè) 以原子方式執(zhí)行的操作。

如果++count是一個(gè)原子操作，那么競(jìng)態(tài)條件就不會(huì)發(fā)生。 使++count不會(huì)發(fā)生競(jìng)態(tài)條件的方法

當(dāng)在無(wú)狀態(tài)的類中添加一個(gè)狀態(tài)時(shí)，如果該狀態(tài)完全由線程安全的對(duì)象來(lái)管理，那么這個(gè)類仍然是線程安全的。（0 –> 1 當(dāng)0/1變多時(shí)，并不是這么簡(jiǎn)單）

當(dāng)一個(gè)類引入了多個(gè)狀態(tài)變量時(shí)，狀態(tài)變量之間可能不是彼此獨(dú)立的，而是某個(gè)變量的值會(huì)對(duì)其他變量的值產(chǎn)生約束，這時(shí)，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(gè)原子操作中更新所有相關(guān)的狀態(tài)變量。

同步機(jī)制的兩個(gè)重要方面：

同步代碼塊包含兩部分：

每個(gè)java對(duì)象都可以用作一個(gè)實(shí)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(huì)自動(dòng)獲得鎖，并且在退出同步代碼塊時(shí)自動(dòng)釋放鎖，而無(wú)論是通過(guò)正常的控制路徑退出，還是通過(guò)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(gè)鎖保護(hù)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(gè)線程能夠持有這種鎖。

并發(fā)環(huán)境中的原子性與實(shí)務(wù)應(yīng)用程序中的原子性有著相同的含義———一組語(yǔ)句作為一個(gè)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(shuō)如果某個(gè)線程試圖獲得一個(gè)已經(jīng)由他自己持有的鎖，那么這個(gè)請(qǐng)求就會(huì)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(xiě)父類synchronized方法，然后在其中調(diào)用父類的方法，如果沒(méi)有可重入的鎖，那么這段代碼將產(chǎn)生死鎖。

對(duì)于可能被多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)的可變狀態(tài)變量，在訪問(wèn)它時(shí)都需要持有同一個(gè)鎖，在這種情況下，我們稱狀態(tài)變量是由這個(gè)鎖保護(hù)的。

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

對(duì)于包含多個(gè)變量的不變性條件，其中涉及的所有變量都需要由同一個(gè)鎖來(lái)保護(hù)。

如果同步可以避免競(jìng)態(tài)條件的問(wèn)題，那么為什么不在每個(gè)方法聲明時(shí)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(jìng)態(tài)條件，需要將這兩個(gè)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(shí)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(shí)又維護(hù)線程安全性。但是，如果將同步代碼塊分解的過(guò)細(xì)，那么在獲取鎖與釋放鎖等操作上都需要一定的開(kāi)銷(xiāo)。

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