【学习笔记-并发编程实战】第5章 基础构建模块

同步容器类

将状态封装起来，对公共方法都进行同步，确保一次只有一个线程可是访问容器。

同步容器类的问题

在组合同步容器如Vector时，如果发布含有Vector的复合操作，多个复合操作可能不会有线程安全方面的问题，但是会出现不希望的结果，比如P67所示的抛出异常（但是这个结果又与Vector规范所一致）。所以可使用客户端加锁的方式，来保证复合操作符合使用预期。

迭代器与ConcurrentModificationException

“现代”同步容器的迭代仍然没有考虑到并发修改的问题，通过一个计数器的改变，来判断是否有其他线程进行了修改，“及时失败”的抛出异常（计数器无法保证一加一减保持不变的情况）。如果直接加锁迭代，迭代量很大，影响效率，通过复制一份的方式，再进行操作，再复制的过程中，如果量大，仍然有显著的性能开销。

隐藏迭代器

迭代会出现问题，我们可以将其加锁，但是有很多地方有隐式的迭代，却很容易让人疏忽。书上一句话，需要理解，正如封装对象的状态有助于维持不变性条件一样，封装对象的同步机制同样有助于确保实施同步策略。

 

并发容器

同步容器保证了线程的安全性，但是直接加锁的这种方式导致并发性很低，于是有了并发容器，可以极大的提高伸缩性并降低风险。ConcurrenttHashMap/CopyOnWriteArrayList，支持常见的复合操作。Queue、BlockingQueue，ConcurrentLinkedQueue、PriorityQueue.

ConcurrentHashMap

通过分段锁来实现，它的迭代器不需要加锁，是不会抛出ConcurrentModifactionException的弱一致性，而非快速失败。由于分段及弱一致性，size和isEmpty便是估计值，不过一般也不需要准确值。

额外的原子Map操作

“没有则添加”，“相等则替换”，“相等则移除”等原子操作不能在客户端加锁，但是在ConcurrentHashMap已经内置。

CopyOnWriteArrayList

用于替代同步的List，在修改容器时，会先复制一份，作“写入时复制”，在同时写入和迭代时，会迭代复制之前的内容。由于复制有性能消耗，所以当修改操作远远大于迭代操作时使用该容器较好。

 

阻塞队列和生产者-消费者

很简单，put和take或者offer和poll，如果队列为空，take或poll将阻塞，直到队列有东西可用，或队列满了，put或offer将阻塞，直到可以再添加元素，当然无界队列除外。

BlockQueue包含多种实现，LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue是FIFO队列，分别于LinkedList与ArrayList对应，另外PriorityBlockingQueue按优先级排列的队列，和SynchronousQueue维护一组线程。

桌面搜索

主要是文件遍历和建立索引两个功能。文件遍历为生产者，建立索引为消费者，使用LinkedBlockingQueue作为功能队列。

串行线程封闭

线程封闭一个可变对象，在一个线程中，这个对象可以安全的发布，将所有权转移到其他线程，必须确保只有一个线程进行接收，相当于对象在生产者和消费者之间转移。

双端队列与工作密取

接口Deque和BlockingDeque的实现是ArrayDeque和LinkedBlockingDeque，每个消费者有一个自己的双端队列，可以进行任务的获取，当自己的队列为空时，可以秘密的在其他双端队列的末尾获取任务（其他队列对应的消费者从头部获取），这样的消费者模式叫做工作密取，相对来说它的效率更高。常见的应用有搜索图算法，和垃圾回收阶段对堆进行标记。

 

阻塞方法与中断方法

线程阻塞时，就是被挂起了，被挂起的原因有多种，但是阻塞的状态只有几种：BLOCKED，WAITING或TIMED_WAITING，线程阻塞后，需要等待外部线程的条件改变，线程再次被置位RUNNABLE状态，再次被调度。

中断的意思是根据状态标志，判断当前线程是否被中断，一个线程不能强制使另外一个线程在任意时刻中断，只要在另一个线程的指定地方中断。

中断后一般有两种处理方式，1是传递InterruptedException，不捕获该异常或者以另外一种形式的异常抛出，2是恢复中断，这里的恢复中断并不是指将中断状态恢复，个人感觉是指被中断的线程将中断标志位置位true方便自己或其他线程观察到此线程已经被中断。

 

同步工具类

根据自身的状态类协调线程的控制流，主要包含了一些结构化的属性，1封装的状态，2提供了一些对状态操作的方法，3另外一个些方法高效地使同步类进入预期状态。

闭锁

设置一个有数量的闭锁，countDown表示等待的事件已经发生，而await方法会一直阻塞计数器到达零。一般使用起始门和结束门两个闭锁来控制等待线程一起开始。闭锁是不可逆的一种同步机制。

FutureTask

异步的执行任务，等待获取结果。有三种状态，等待运行、正式运行、运行完成，“执行完成”表示所有可能的结束状态，正常结束、由于取消而结束、由于异常而结束。

信号量

相当于一组虚拟的许可，用来控制同时访问某个特定资源的操作数量，或者同时执行某个指定的操作的数量。通过acquire获取许可，release释放许可，如果没有许可可以获取，线程将阻塞直到有新的许可。

栅栏

与闭锁类似，闭锁是一次性的对象，栅栏是可以重置的多次使用对象。闭锁是等待某个时间发生，而栅栏是用于等待所有线程。如果await的调用超时，或者await阻塞的线程被中断，那么栅栏被认为是打破，所有线程都将抛出异常BrokenBarrierException。如果栅栏成功打卡，那么await将为每个线程返回到达索引号。

 

构建高效且可伸缩的结果缓冲

HashMap->ConcurrentHashMap->在计算之间进行缓存，缓存Future，通过Future.get来获取值->在put的是否检查是否已经有存在的键，避免重复计算