JVM-并发-线程安全与锁优化

线程安全与锁优化

1.线程安全
　　（1）当多个线程访问一个对象时，如果不考虑这些线程在执行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象时是线程安全的。

　　（2）Java语言中的线程安全

　　　　a)可以将Java语言中各种操作共享的数据分为5类：不可变，绝对线程安全，相对线程安全，线程兼容和线程对立

　　　　b) 在Java语言中不可变的对象一定是线程安全的，无论是对象的方法实现还是方的调用者，都不需要再采用任何的线程安全保障措施。

　　　　c）线程兼容：是指对象本身不是线程安全的，但是通过在调用端正确地使用同步手段来保证对象在并发环境中可以安全的使用。

　　　　d）线程对立：是指无论被调用端是否采取了同步措施，都无法在多线程环境中并发使用代码。

　　（3）线程安全的实现方法

　　　　a）互斥同步是常见的一种并发正确性保障手段。同步是指在多线程并发访问共享数据时，保证共享数据在同一时刻只能被一个线程使用。而互斥是实现同步的一种手段，临界区、互斥量和信号量都是主要的互斥实现方式。

　　　　b）在Java中，最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字，synchronized关键字经过编译后，会在同步代码块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这两个字节码指令，这两个字节码都需要一个reference类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。

　　　　c）synchronized同步块对同一线程来说是可重入的，不会出现自己把自己锁死的问题。同步代码块在已进入的线程执行完之前，会阻塞后面其他线程的进入。

　　　　d）除了synchronized之外，还可以使用java.uitl.concurrent包中的重入锁（ReentrantLock）来实现同步。

　　　　e）相比synchronized，ReentrantLock增加了一些高级功能：等待可中断。可实现公平锁，以及锁可以绑定多个条件

　　　　　　等待可中断：是指持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情，可中断特性对处理执行时间非常长的同步块很有帮助。

　　　　　　公平锁：是指多个线程在等待一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁

　　　　f）非阻塞同步：基于冲突检测的乐观并发策略，也就是说，先进行操作，如果没有其他线程争用共享数据，按操作就成功了；如果共享数据有争用，产生了冲突，那就再采取其他的补偿措施，这种乐观的并发策略的许多实现都是不需要把线程挂起的。

　　　　g）无同步方案
　　　　　　可重入代码：也叫纯代码，可以在代码执行的任何时刻中断它，转而去执行另外一段代码，而在控制权返回后，原来的程序不会出现任何错误。
　　　　　　线程本地存储。

2.锁优化
　　（1）自旋锁与自适应自旋
　　　　　为了让线程等待，只需要让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就是自旋锁。
　　（2）锁消除
　　　　　指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。锁消除的主要判定依据来源于逃逸分析的数据支持。
　　（3）锁粗化
　　　　　扩展（粗化）同步锁的范围
　　（4）轻量级锁
　　（5）偏向锁