线程安全&Java内存模型

Java内存模型
关于线程安全
Volatile关键字
Synchronized锁
重入锁
Lock锁
死锁
乐观锁与悲观锁
- 乐观锁（适合多读场景）
- 悲观锁（适合多写场景）

Java内存模型

Java内存模型(JMM)主要目标是定义多线程的情况下线程访问变量的规则。

JMM规定线程之间的共享变量存储在主内存中，每个线程都有一个本地内存（工作内存），本地内存存储了共享变量的副本。

关于线程安全

什么是线程安全问题？

当多个线程同时共享同一个全局变量做写的操作时候，可能会受到其他线程的干扰，导致数据脏读。（数据一致性问题）
如何解决线程安全问题？

核心思想：在同一时刻，只能有一个线程执行。

通过加锁使线程更加安全，也使程序的执行效率更低。
衡量线程安全的3个要素：
- 原子性：一个操作或者多个操作要么全部执行，要么都不执行
- 可见性：多个线程访问同一变量，一个线程修改了变量的值，其他线程可以立即看到修改的值
- 有序性：程序按照代码的顺序先后执行（与指令重排有关）

Volatile关键字

volatile是一种轻量级的同步机制，可以保证可见性【及时将修改的变量刷新到主内存中】，但不能保证原子性，并且禁止重排序。

volatile在多线程下的适用场景：一写多读

volatile如何保证内存可见性？

当一个线程对volatile修饰的变量进行写操作时，该线程中的本地内存的变量会被立刻刷新到主内存中。

当一个线程对volatile修饰的变量进行读操作时，该线程直接读取主内存的变量。

volatile能否保证线程安全？

不能，保证线程安全需要同时具备原子性，可见性和有序性。而volatile只能保证可见性和有序性，无法保证原子性。

Synchronized锁

核心思想：在多线程执行同一个方法时，只有获取到锁，才能进入方法里面执行

使用方式：

修饰一个类：其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用的对象是这个类的所有对象；
修饰一个方法：被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
修饰一个静态的方法：其作用的范围是整个方法，作用的对象是这个类的所有对象；
修饰一个代码块：被修饰的代码块称为同步语句块，其作用范围是大括号{}括起来的代码块，作用的对象是调用这个代码块的对象；

重入锁

当一个线程已经获取到锁后，再次请求该锁，就可直接获取。（锁的传递性）

Synchronized属于可重入锁

Lock锁

自动挡Synchronized：Java关键字，在代码执行完或程序抛出异常自动释放锁

手动挡Lock：可以高度控制获取锁，释放锁的过程，扩展性极强

死锁

同步中嵌套同步,导致锁无法释放。

乐观锁与悲观锁

锁可以从不同的角度分类，乐观锁和悲观锁是其中一种。

乐观锁和悲观锁并不是锁的具体实现，而是并发控制的两种策略，或者说是抽象。

乐观锁（适合多读场景）

思想：认为不会发生线程冲突
执行流程，先读取数据，然后在更新前检查在读取至更新这段时间数据是否被修改
- 未修改：直接更新数据
- 已修改：重新读取，再次提交更新（或者放弃操作）

为什么乐观锁适合多读场景？

乐观锁是一种更新前的检查机制，相对于悲观锁来说在多读场景下可以减少锁的性能开销，对于多写场景，乐观锁会一直进入已修改，重新读取，再次提交的循环，反而带来更多的资源消耗。

悲观锁（适合多写场景）

思想：认为一定会发生线程冲突
执行流程：读取数据的时候上锁（其他用户无法读取），直到本次数据更新完成才会释放锁。在多写场景下，能保证较高的数据一致性。

【总的来说，乐观锁回滚重试，悲观锁阻塞事务】