Java并发编程杂记（1）

高并发：

cpu -- 缓存 -- 内存

资源利用率

公平性

便利性

 

生活举例 --- 串行任务中的异步性：我在烧水的时候看书 --- 平衡点

 

安全性问题 --- 产生竞态条件

共享数据 --- 共享相同的内存地址，并且并行执行

不可破坏 --- 永远不要发生最糟糕的事情

活跃性问题 --- 某个正确的事情最终会发生

某个操作无法执行下去

 

性能问题 --- 频繁的上下文切换，CPU花更多的时间在线程调度上

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编写安全的多线程代码，核心在于对状态访问操作进行管理

共享（Shared）：可被多线程访问

可变(Mutable) ：在对象生命周期内可发生变化

对象状态，存储在状态变量（实例或静态域）中的数据，对象状态还可能依赖其他对象域

 

在程序访问对象的角度看这个问题

一个对象是否线程安全，取决于它是否被多线程访问。使用同步机制保证线程安全

 

需使用同步机制的情况：

当多线程访问一个状态变量，并且其中有一个线程进行写入操作时，必须采用同步机制协同线程对变量的访问

Java的同步机制

synchronized --- 重量级，独占加锁。

volatile类型变量

显式锁

原子变量

 

当多线程访问状态变量时，没有采取适合的同步机制则：

不在线程之间共享该变量

将状态变量改为不可变的变量

在访问状态变量时使用同步

 

线程安全类

线程安全程序

线程安全的程序是否完全由线程安全类构成？

完全由线程安全类构成的程序不一定线程安全。线程安全类中也可以包含非线程安全的类

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线程安全性

多线程下的正确性 --- 当多线程下访问某个类，这个类始终都能保证正确的行为

单线程下的正确性 --- 所见即所得

 

无状态对象一定是线程安全的

 

原子性问题，修改变量时，实际可能并不是原子操作（读取---修改---写入），多线程下可能由于时序问题产生的数据不一致-----竞态条件 --- 安全性问题

先检查后执行 --- 通过一个可能失效的结果决定下一步动作

e.g A去地点Q的星巴克与B会面，到达Q之后发现有两家星巴克分别叫S1,S2.在S1没有看到B，然后去到S2也没有看到B，B迟到，B在A离开S1后到了S1，B到达S2但是B去S1找A.

 

延迟加载的竞态条件

竞态条件和数据竞争(Data Race)

数据竞争：在访问共享变量的非final类型的域时没有采用同步进行协同，那么就会出现数据竞争。当一个线程写入一个变量，另一个线程读取这个变量，或者读取一个之前由另一个线程写入的变量时，

并且这两个线程直接没有使用同步，就会出现数据竞争。不是所有竞态条件都是数据竞争，同样并非所有数据竞争都是竞态条件，但两者都会导致并发程序失败。

 

如何保证原子性：

复合操作保证原子性

原子操作：对于访问同一个状态的所有操作（包括该操作本身）来说，这个操作是一个以原子方式执行的操作

 

待解决的小功能 --- 实现一个因式分解 （缓存上一次计算的结果）

 

保存状态一致（一致性），需要带单个原子操作中更新所有相关的状态变量

 

内置锁（监视器锁）--- 是一个互斥锁，即A尝试获取由B线程持有的锁时，A会阻塞，且等到B释放锁后A才能重新获得锁

synchronized(lock){

}

作为所的对象引用

这个锁保护的代码块

 

重入

内置锁是可重入的，当一个线程试图获取它已经持有的锁时，这个请求会成功。其他线程尝试获取会阻塞unt 。获取锁的粒度是线程，而不是调用。

countNum = 0 --没有线程持有锁

countNum = 1 -- 当前有一个线程持有锁

重入CountNum++

在释放时，会依次递减 --- 直到为0

 

 

用锁保护状态

对于可能被多个线程同时访问的可变状态变量，在访问它时，都需要持有同一把锁 ---- 这个变量由这个所保护

对于每个包含多个变量的不变性条件，其中所涉及到的变量都需要同一把锁来保护

synchronized可保证单个操作的原子性，但是保证不了符和操作的原子性

当执行较长时间计算，可能无法快速完成操作时，一定不要持有锁