Java并发编程（十三）同步容器类

同步容器类

Vector、HashTable，我用的很少；Vecotr的实现和ArrayList挺接近的，不同的是Vector中很多的方法都用synchronized进行了同步。在不强调线程安全地时候用ArrayList，在需要线程安全地时候用Vector。
实现线程安全的方法：把它们的状态封装起来，并对每个公有方法都进行同步，使得每次都只有一个线程能访问容器的状态。

同步容器类问题

在某些情况下需要额外的客户端加锁来保护复合操作：

1. 迭代，遍历容器中所有元素
2. 跳转，根据当前顺序找到一下个元素
3. 条件运算，若没有则添加

执行"先检查再运行"的demo

public class VectorDemo {
    // 获取最后一个元素
    public static Object getLast(Vector list) {
        int lastIndex = list.size() - 1;
        return list.get(lastIndex);
    }
    // 删除最后一个元素
    public static void deleteLast(Vector list) {
        int lastIndex = list.size() - 1;
        list.remove(lastIndex);
    }
}

在客户端中给Vector加上锁，获得一个线程安全的版本：

public class VectorDemo {
    // 获取最后一个元素
    public static Object getLast(Vector list) {
        synchronized (list) {
            int lastIndex = list.size() - 1;
            return list.get(lastIndex);
        }
    }
    // 删除最后一个元素
    public static void deleteLast(Vector list) {
        synchronized (list) {
            int lastIndex = list.size() - 1;
            list.remove(lastIndex);
        }
    }
}

支持客户端加锁，可以创建一些新的操作，只要知道应该使用哪一个锁，那么这些新的操作就与容器的其他操作一样都是原子操作。在这个例子中getLast和deleteLast与Vector中其他的方法都共享一把锁，也就是Vector实例自己，同一时刻只能进入其中的一个synchronized代码块中。

在同步容器类中，这些复合操作在没有客户端加锁的情况下仍然是线程安全的，在其他线程并发修改容器的时候，可能会有意料之外的行为。

两个方法都是线程安全的，但是组合起来会导致异常。可以在客户端加锁来解决不可靠迭代的问题，但是要牺牲一些伸缩性。通过在迭代期间持有Vector的锁可以防止其他线程在迭代期间修改Vector。

迭代器与ConcurrentModificationException

对容器进行迭代的标准方式都是用Iterator。在同步容器类中，进行迭代时并没有考虑到并发修改，而是用的"及时失败"，终于搞懂了快速失效了。这意味着在迭代时容器被修改将会抛出一个ConcurrentModificationException异常。

这种及时失败的迭代器并不是一种完备的处理机制，而只是善意地捕获并发错误，因此只能作为并发问题的预警指示器。采用的方法是，将计数器的变化与容器关联起来：如果在迭代期间计数器被修改，那么hasNext或next将抛出ConcurrentModification。然而这种检查是在没有同步的情况下进行的，因此可能会看到失效值，而迭代可能并没有意识到已经发生了修改。

为什么不希望在迭代的时候加锁：

1. 容器的规模很大，或者在每个元素上执行的操作时间很长，那么这些线程将长时间等待。
2. 一直持有一个锁，可能产生死锁，降低程序的可伸缩性，持有锁的时间越长，锁上的竞争越激烈，如果许多线程都等待着锁被释放，那么将极大地降低吞吐量和CPU的利用率。

隐藏迭代器

加锁可以防止迭代器抛出ConcurrentModificationException，但是要记住在所有对共享容器进行迭代的地方都需要加锁。

如果状态与保护它的同步代码之间相隔越远，那么开发人员就越容易忘记在访问状态的时候使用正确的同步。正如封装对象的状态有助于维持不变性的条件一样，封装对象的同步机制同样有助于确保实施同步策略。

容器的hashCode和equals方法同样会间接地执行迭代操作，当容器所谓另一个容器的元素或者键值时就会出现这种情况。