第二章 线程安全性

(1) 要编写线程安全的代码,其核心在于对状态访问操作进行管理,特别是对共享的(shared)和可变的(mutable)状态的访问。

从非正式意义上来说,对象的状态是指存储在其状态变量(例如实例或静态域)中的数据;


(2)shared 意味着变量可以由多个线程同时访问;而 mutable 意味着变量的值在其生命周期内可变;


(3)当多个线程访问某个状态变量并且其中有一个线程执行写入操作时,必须采用同步机制来协同这些线程对变量的访问;JAVA中主要的同步机制是关键字synchronized,它提供了一种独占的加锁方式,但”同步“这个术语还包括volatile类型的变量,显式锁(Explicit Lock)以及原子变量


(4)当多个线程访问某个类时,这个类始终都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全类。

当多个线程访问某个类时,不管运行环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行,并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同,这个类都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全类。

在线程安全类中封装了必要的同步机制,因此客户端无需采用进一步的同步措施。


(5)无状态对象一定是线程安全的。

无状态对象:即不包含任何域,也不包含任何对其他类中域的引用。


(6)Race Condition

Race Condition 是指程序运行的结果依赖于多个线程的交替执行顺序。

最常见的race condition 类型就是”Check -Then -Act“;即通过一个可能失效的观察结果来决定下一步的动作。

"Check -Then-Act "最常见的一种情形就是延迟初始化,见代码示例:

@NotThreadSafe

public class LazyInitRace{

    private ExpensiveObject obj=null;

    public ExpensiveObject getInstance(){

        if(instance==null)

             instance=new ExpensiveObejct();

       return instance;

    }

}

在LazyInitRace中包含了一个竞态条件;假定A线程和B线程同时执行getInstance方法,A线程判断ExpensiveObject为null,因而创建一个新的ExpensiveObject实例;而B线程同样需要判断instance是否为null,此时instance是否为null,取决于不可预测的时序,包括线程的调度方式,以及A需要花多长时间来初始化ExpensiveObject并设置instance;如果B线程检查ExpensiveObject对象的值为null,那么也会创建一个ExpensiveObject对象,此时就发生了我们不想产生的结果。

LazyInitRace 包含了一组需要以原子方式执行的操作以避免race condition。

原子性:一组语句作为一个不可分割的单元被执行。

要避免竞态条件问题,就必须要在某个线程修改变量之前,阻止其他线程使用这个变量,从而使得其他线程只能在修改操作完成之前或者之后读取和修改状态,而不是在修改状态的过程中。


(7)使用线程安全对象管理类的状态

对于第一章的不安全的序列生成器代码:

@NotThreadSafe

public class UnsafeSequence{

    private int value;

    public void getNext(){

        return value++;

    }

}

我们可以通过 java.util.concurrent.atomic 包中的原子变量类进行修改:

@ThreadSafe

public class safeSequence{

    private AtomicInteger value=new AtomicInteger(0);

    public int getNext(){

        return value.incrementAndGet();

    }

}

在实际情况中,应尽可能使用现有的线程安全对象(如AtomicInteger)来管理类的状态。与非线程安全的对象相比,判断线程安全对象的可能状态及其状态转换情况要更为容易,从而也更容易维护和验证线程安全。


(8)加锁机制

Java 提供了一种内置的锁机制来支持原子性:同步代码块(Synchronized Block)。

Synchronized Block 包含两个部分:一个作为锁的对象引用,一个作为由这个锁保护的代码块。

以 关键字 synchronized 修饰的方法是一种横跨整个方法体的同步代码块。其中该同步代码块的锁就是方法调用所在的对象。

静态的 synchronized 方法以Class 对象作为锁。

synchronized (lock){

    //访问或修改由锁保护的共享状态

}





每个Java对象都可以用作一个实现同步的锁,这些锁被称为内置锁(Intrinsic Lock)或 监视器锁(Monitor Lock)。

线程在进入同步代码块之前会自动获得锁,并且在退出同步代码块时自动释放锁。获得锁的唯一途径就是进入由这个锁保护的同步代码块或方法。

Java内置锁是一种互斥锁,这意味着同一时刻最多只能有一个线程持有这种锁。




内置锁是可重入的意味着一个线程试图获取一个它自己持有的锁就会成功。这说明Java获取锁的操作的粒度是“线程”而不是“调用”。


当执行时间较长的计算或者可能无法快速完成的操作时(例如网络IO或控制台IO),一定不要持有锁。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 161,192评论 4 369
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 68,186评论 1 303
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 110,844评论 0 252
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,471评论 0 217
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,876评论 3 294
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,891评论 1 224
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 32,068评论 2 317
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,791评论 0 205
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,539评论 1 249
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,772评论 2 253
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,250评论 1 265
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,577评论 3 260
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,244评论 3 241
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,146评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,949评论 0 201
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,995评论 2 285
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,812评论 2 276

推荐阅读更多精彩内容