并发学习心得
一、关于并发
- 并发具有可以论证的确定性，但是实际上具有不可确定性。
- 并发编程时，你应该具有的个性：多疑而自信
- 程序神秘崩溃现象，很多是由并发缺陷引起的，有时候这种崩溃是温和的。但有时却是一种灾难。
- 当你意识到明显正确的程序却展现了不正确的行为，那么试图考虑一下并发这个神秘的作祟者。
- 使用并发解决问题的出发点：速度、设计可管理性
二、任务与线程
Runnable与Thread从使用上看并没有太大的区别，之前在面试的时候被面试官问到过Runnable与Thread有何区别，何时使用Runnable何时使用Thread。当时的回答是，一个是接口，一个是类因此在单继承和多实现上就有很大区别。至于何时选择使用两者之中的某者，出发点也是基于此区别的。不过后来对其了解慢慢加深，可以用“任务”和“线程”来更加准备的描述二者。所谓任务是一种客观的、除了执行给定操作之外什么也干不了的工作单元。而线程是具有生命周期的，是任务的载体，但它并不会实际去执行任务，只是触发、管理任务的执行。用最直接的话说：“任务必须附着到一个线程上才能被执行！”
在此，通过一个线程异常的话题(顺便说一下线程的异常捕捉)来说明这一点：
异常是无法跨线程进行传播的。所以主线程通常是不会被子线程的中异常所打断的，如下图所示：
这时，其实子线程中有未被处理的异常，它逃逸掉了！而通常遇到异常是需要让我们处理的，但直接加上try-catch是无效的。当然可以在run中添加try-catch捕捉线程内的异常，但有时候我们需要在其它地方统一处理这种异常，这时可以借助于Thread对象的setUncaughtExceptionHandler方法，
但事实上，上面这种形式根本处理不了线程内的异常，Executor并没有调用传给线程的异常处理器。异常仍然逃逸了！！！，但是改为如下形式就可以了：
当然，实际应用的时候应该把处理器单独拿出来，使代码的可读性更好。
比较两者的区别，前者是：通过一个Runnable任务创建了一个线程，然后为线程添加异常处理器，再将此线程交给ExecutorService执行。
后者是：把一个Runnable任务传给一个Thread工厂，然后在工厂里利用这个任务创建一个线程，再为这个线程添加异常处理器，最后把工厂交给ExecutorService执行。
为什么前者无法捕捉异常，而后者可以呢？另外，类似下面这种方式也可以：
这是为什么呢？原因在于任务与线程的区别：
第一种靠ExecutorService不能捕获线程中逃逸出来的异常，因为它要接收的其实只是一个Runnable，即只是一个任务而已，而非一个线程，至于线程的创建工作由ExecutorService来接管，因此，尽管Thread实现了Runnable接口，它也会把这个Thread(t1)中的Runnable任务再附到它自己管理的一个Thread(t2)上去，因为ExecutorService会负责管理任务线程的创建，纵然你已经创建好了。然而ExecutorService创建的线程t2并没有设置异常处理器。不过，ExecutorService如果通过指定的线程工厂来创建的话，那么，因为工厂是由自己实现的，所以工厂中的线程也是由自己创建的，因此在工厂中创建线程，再为其添加异常处理器，就不会有问题了。
而第二种没有通过Executor来执行任务，线程的创建是自己手动进行的，那线程中的异常自然也就能进行它的异常处理器了。
这从很大程度上说明了任务与线程在本质上是不同的，也很好的说明了二者之间的关系：“任务必须附着到线程上才能被执行”。
此外，关于Thread，它的有些方法值得注意：
(1)、Thread.yield()方法是对线程调试器的一种建议，它在自我声明：“我已经执行完生命周期中最重要的部分了，此刻正是人其它任务执行一段时间的大好时机”。
(2)、thread.Join()把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。比如在线程B中调用了线程A的Join()方法，直到线程A执行完毕后，才会继续执行线程B。
(3)、thread.setPriority，设置线程优先级：在绝大多数时间里，所有线程都应该以默认的优先级运行，试图操纵线程优先级通常是一种错误的做法。
(4)、Thread.sleep，线程休眠，不过JDK5之后提供的新的style会更好一些: TimeUnit.MILLSECONDS.sleep(100);
三、线程同步------锁
synchronized关键字，synchronized实质上使用的是对象锁，而对象锁是在java的类实例中自动拥有的一种锁。重点是：“任何java对象，有且只有一把对象锁(或者称为对象监视器，但它可被多次获得)”。调用此对象的任意synchronized方法，那么整个对象都会被加锁，所以如果对象中有多个synchronized方法，那么一个Runnable任务一次只能调用其中的一个同步方法。因为这些方法都共享同一个锁，这要求域被设为private的，否则将导致synchronized失效。这个结论的验证可以通过一个神奇的小实验进行：
下面是一个测试，一个线程在无限循环中将初值为0的数不断的一次加2(注意到这是一个同步方法)，理论上，得到的值总是一个偶数。而在主线程中来取这个值，只有当取到奇数时才中断程序，
那么它能取到奇数吗？
或者说如果能取到奇数，那取到的概率高不高呢？
另外,对 return i;这样的原子操作有必要同步吗？
上面的代码中，getValue方法中仅有一句：“return i”，显然它是原子性的，也没有任何线程安全问题，evenIncreament()方法体内的两个“i++”操作虽然不是原子的，但方法上已经有了synchronized进行同步。
其实上面的代码中出现奇数的概率非常高！就是因为evenIncreament方法执行到一半时，主线各过来读取了这个值。要避免它读取到不正确的值，可以在getValue方法上也加上“synchronized”关键字，此时就不存在出现奇数的问题了，那是因为对象锁只有一把，要调用getValue方法只能先取锁，如果能取到锁，则表明其它同步方法已经执行完毕并释放了锁。当然上述代码中的内级变量“i”在主线程和子线程之间还存在可视性的问题，它没有用volatile关键字限定。
要防止getValue取到一个未计算完的值，除了可以在getValue方法上使用synchronized进行同步之外，也可以将i变成AtomicInteger类型，即这样：
除了对象锁之外，类其实也有一把锁，它可以锁住非实例方法，如synchronized static可以为静态方法或代码块加锁。当然类锁其实也属于对象锁，只不过是属于Class对象而已。
误区：sychronized可以保证代码块的原子性。实际上，它只保证任务的序列化
Lock锁，这个和我们工程里舜哥写的MemLockUtils很类似，都是一种显式锁，比synchronized更灵活、控制粒度更细，但可读性比synchronized差。
四、原子性与可视性（Atomic和volatile都是不推荐在程序中经常使用的东西）
原子类：Atomic，仅具原子性，不具有可视性
易变性：volatile，仅具可视性，不具有原子性
原子性：读或写操作具有不可拆分性，即不会看到中间状态的值。基本类型变量的读写操作是具有原子性的，除了double和long，因为这两者占用了64位，中间产生了字拆分，因而有上下文切换的机会，所以不是原子的。但使用volatile进行修饰后就是原子的了。
可视性：一个任务做出的修改，即使在不中断的意义上讲是原子性的，但对其它任务也可能是不可视的，volatile确保了变量的可视性，如果多个任务在同时访问某个域，那么这个域就应该是volatile的，否则就应该被同步访问。由此可见，如果一个域完全由sychronized方法来防护，就没有必要是volatile的。它仅具可视性，不具原子性！
在《Java编程思想》一书中，很多地方提到，非常不建议在我们的应用程序中随便使用Atomic和volatile，而应该使用synchronized，因此下次再这么用的时候需要再想想是不是一定有这个必要！
谨慎使用volatile:
仅当类中只有一个可变的域时，选择volatile而非sychronized才算是相对较安全的。相反如果有多个volatile域，那么这些域之间极有可能存在依赖的情况。注意：当i依赖于它之前的值，或者i的值受到其它域的值的限制时，volatile将无法工作。优先使用sychronzied才是最安全的方式。
上面提到的两种情况下volatile无法工作的原因，在java编程思想上并没有指出来。不过原因也不难发现了：
(1) i依赖于它之前的值时，不要用volatile：原因出在i+上面，增量操作符+不是原子的。这个操作是先从堆内存中获得i值的副本放到缓存中，然后对副本值加1，最后再将副本值写回到堆内存的变量i中。从这个过程我们可以看到，从堆内存中获得i以及将值写回到i这两步都是同步的，但中间过程的就不能保证是同步的了。
(2) i受限于其它字段值时，不要用volatile：例如lower<upper，两个变量在读写时，虽然因为volatile而成为可见的了，但因为volatile的非原子性，setLower(5)，setUpper(2)可以同时正确的被两个线程分别执行，然后结果却不正确了。即不能保证其中一个值被修改时，另一个值没有发生变化。
谨慎使用Atomic：
Atomic类被设计用来构建java.util.concurrent中的类，因此只有在特殊的情况下才在自己的代码中使用他们。即使使用了也需要确保不存在其它可能出现的问题。另外，如果涉及多个Atomic对象，可能就应该考虑放弃使用Atomic，通常依赖于锁要更安全一点。（要么是synchronized关键字，要么是显示的Lock对象）
另外，Atomic类都有一个compareAndSet方法就是乐观锁机制，设值之前先比较之前的值是否被修改，这和我们工程中的数据库更新时用的乐观锁很像啊。JDK中的很多方法或者类的设计思想都是可以被借鉴的。
五、集合元素被多线程修改时的同步问题------源于对政均之前出现的问题的探讨
出现问题的代码如下：
抛出来的异常是：java.util.ConcurrentModificationException at java.util.HashMap$HashIterator.nextEntry(Unknown Source)
查询其API，从API中可以看到List、Set等Collection的实现并没有同步化，如果在多线程应用程序中出现同时访问，而且出现修改操作的时候都要求外部操作同步化；调用Iterator操作获得的Iterator对象在多线程修改Set的时 候也自动失效，并抛出java.util.ConcurrentModificationException。这种实现机制是fail-fast，对外部 的修改并不能提供任何保证。
网上查找的关于Iterator的工作机制。Iterator是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个 mutex锁(或者称之为令牌，只有拿到令牌的线程才可运行)，就是说Iterator在工作的时候，是不允许被迭代的对象被改变的。Iterator被创建的时候，建立了一个内存索引表（单链表），这 个索引表指向原来的对象，当原来的对象数量改变的时候，这个索引表的内容没有同步改变，所以当索引指针往下移动的时候，便找不到要迭代的对象，于是产生错 误。List、Set等是动态的，可变对象数量的数据结构，但是Iterator则是单向不可变，只能顺序读取，不能逆序操作的数据结构，当 Iterator指向的原始数据发生变化时，Iterator自己就迷失了方向，所以它调用nextEntry时，抛出了Unknown Source的异常，如上面异常信息中的一样。
如何才能满足需求呢，需要再定义一个List，用来保存需要删除的对象：
List delList = new ArrayList(); 最后只需要调用集合的removeAll(Collection con)方法就可以了。不过，迭代器本身也提供了remove方法，可直接使用。这才是解决几个同步修改问题的最好方法。
六、Executor 之 ScheduledThreadPoolExecutor------core工程中的定时异步任务，定时刷新产品信息缓存。
自jdk1.5开始，Java开始提供ScheduledThreadPoolExecutor类来支持周期性任务的调度，在这之前，这些工作需要依靠Timer/TimerTask或者其它第三方工具来完成。但Timer有着不少缺陷，如Timer是单线程模式，调度多个周期性任务时，如果某个任务耗时较久就会影响其它任务的调度；如果某个任务出现异常而没有被catch则可能导致唯一的线程死掉而所有任务都不会再被调度。ScheduledThreadPoolExecutor解决了很多Timer存在的缺陷。
先来看看ScheduledThreadPoolExecutor的实现模型，它通过继承ThreadPoolExecutor来重用线程池的功能，里面做了几件事情：
为线程池设置了一个DelayedWorkQueue，该queue同时具有PriorityQueue（优先级大的元素会放到队首）和DelayQueue（如果队列里第一个元素的getDelay返回值大于0，则take调用会阻塞）的功能
将传入的任务封装成ScheduledFutureTask，这个类有两个特点，实现了java.lang.Comparable和java.util.concurrent.Delayed接口，也就是说里面有两个重要的方法：compareTo和getDelay。ScheduledFutureTask里面存储了该任务距离下次调度还需要的时间（使用的是基于System#nanoTime实现的相对时间，不会因为系统时间改变而改变，如距离下次执行还有10秒，不会因为将系统时间调前6秒而变成4秒后执行）。getDelay方法就是返回当前时间（运行getDelay的这个时刻）距离下次调用之间的时间差；compareTo用于比较两个任务的优先关系，距离下次调度间隔较短的优先级高。那么，当有任务丢进上面说到的DelayedWorkQueue时，因为它有DelayQueue（DelayQueue的内部使用PriorityQueue来实现的）的功能，所以新的任务会与队列中已经存在的任务进行排序，距离下次调度间隔短的任务排在前面，也就是说这个队列并不是先进先出的；另外，在调用DelayedWorkQueue的take方法的时候，如果没有元素，会阻塞，如果有元素而第一个元素的getDelay返回值大于0（前面说过已经排好序了，第一个元素的getDelay不会大于后面元素的getDelay返回值），也会一直阻塞。
最后，提醒自己在工作中不要陷入“承诺升级”的泥淖里。。
