Java 并发编程如何入门

书籍阅读：

方腾飞的《Java并发编程的艺术》（虽然豆瓣上的评价一般，但是对于构建Java并发的整体映像还是有所提高的，至少我知道了有哪些东西要深入学习）
《The Art of Multiprocessor Programming》这本书比较艰涩，不是很好懂，但是过一遍还是好处多多，建议初学者了解下概念的过过，后期可以再来翻看
《Java Concurrency in Practice》这本书号称Java并发编程的圣经，确实可以看出作者有很丰富的并发实践经验

学习心得 -- Java并发包的基础概念

了解Java并发包有哪些工具以及相关基础概念，有Java tutorial的concurrent章节和JCIP一书就足够了。

JCIP一书的整体脉络如下：

介绍多线程的利弊；
解释线程安全是什么以及如何获得线程安全；
从高频的使用场景出发，介绍对象传递，类的设计等如何获得线程安全；
从Java并发包出发，介绍高层的并发组件有啥以及相关原理；
介绍并发的一些弊端以及如何避免；
从Java并发包出发，介绍底层的并发组件以及原理；

总体看，该书有两条主线，1 从高到低介绍Java并发包的一些重要组件和原理； 2 从并发场景出发，介绍如何利用这些组件来获得线程安全。其中第二部分是这本书最大的特色，也是书名中有Practice的原因。

书中提到了几个比较有意思的地方，

首先，到底什么是线程安全？

A class is thread-safe if it behaves correctly when accessed from multiple threads, regardless of the scheduling or interleaving of the execution of those threads by the runtime environment, and with no additional synchronization or other coordination on the part of the calling code.

这个定义中，作者强调了正确地被多线程访问，同时要求没有外加其他同步的手段。

那么，如何获得线程安全？

Writing thread-safe code is, at its core, about managing access to state, and in particular to shared, mutable state.

书中将获得线程安全总结为维护代码的状态，如果一个类是无状态的（immutable)，则自带线程安全的属性（函数式编程便是通过这种方式达到自带的线程安全）。这些状态大致可以理解为类中的非常量变量。

通过这个可以了解到线程安全的本质，其实是共享变量，也就是状态，有状态的多线程访问就需要同步机制来保证线程安全。

如何理解Java提供的用于处理并发的组件？

JDK提供的并发组件，大致可以分为两类，一类是预防为主，防止错误发生(race condition, visibility)，大部分组件都是这类，还有一类是发生了错误但是能够知道并及时重试（Atomic类提供的CAS），形象的例子有如十字路口的信号灯，在流量小的时候，采用过多的预防措施反而会适得其反，例如白白的在大部分时间都没有车的道路上等红灯，这个时候适合采用犯错（例如去掉红绿灯，让车自由行驶，遇到其他车的时候互相让位即可）后解决的方法，能够获得最大的效率，在流量大的时候，红绿灯的作用就能够凸显出来，其实规则的制定一定是在规模较大的时候才有意义，这也是预防的初衷。

类比到并发领域就是，在线程数量大，采用预防的措施比较好，这样大部分线程就不会因为概率小的CAS重试浪费大量的cpu周期，在线程数量小的时候，CAS的意义就比较大，因为预防措施带来的线程切换等的开销可能大于CAS的等待，而且较少的线程也会让CAS重试的等待时间变少。

理解这些基础概念的核心，我觉得其实就是解决两点问题：

Thread Interleaving，即多个线程读写共享变量造成的不一致问题；
Visibility，为了提高性能，处理器的每个执行单元其实都有缓存，这个虽然提高了某些数据的访问性能但是却给并发编程带来了数据读取的不一致性问题；

当然要更深入理解并发，还需要知道如何提升并发的性能，例如锁的粒度如何把握？（经典的例子可以JDK的ConcurrentHashMap），底层一点的知识也得了解，例如CAS和Java Memory Model。

PS. 最近又看了《深入理解Java虚拟机》中的并发部分，发现理解的又有变化，重新整了下Java并发编程知识图谱的2.0版本：

从实现角度透彻理解并发

再深入下去的话，没有比经典的JDK更合适的了，当然Google的Guava包也值得学习，从这些经典代码了解各种组件的实现可以加深理解并更好的使用它们，但是作为应用端的程序员，倒是并不需要写出这种较为底层的代码（无锁化）。