线程安全

2 线程安全

核心就是在访问对象的可变状态时，进行正确的管理。

2.1 对象及状态

对象的状态（也可理解为属性）是指存储在状态变量(例如实例或静态域)中的数据。对象的状态可能包括其他依赖对象的域。例如，某个HashMap的状态不仅存储在HashMap对象本身，还包含集合里面存储的对象。

如何安全地访问可变状态的变量？

A: 不在多个线程之间共享（定义为私有）

B：定义为final

C: 使用同步

 

在线程安全的类当中封装了必要的同步机制，客户端无需重复采用同步措施。

 

2.2 原子性

在java.util.concurrent.atomic包中包含了一些原子变量类，用于实现在数值和对象引用上的原子状态转换。

类摘要
AtomicBoolean	可以用原子方式更新的 boolean 值。
AtomicInteger	可以用原子方式更新的 int 值。
AtomicIntegerArray	可以用原子方式更新其元素的 int 数组。
AtomicIntegerFieldUpdater<T>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile int 字段进行原子更新。
AtomicLong	可以用原子方式更新的 long 值。
AtomicLongArray	可以用原子方式更新其元素的 long 数组。
AtomicLongFieldUpdater<T>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile long 字段进行原子更新。
AtomicMarkableReference<V>	AtomicMarkableReference 维护带有标记位的对象引用，可以原子方式对其进行更新。
AtomicReference<V>	可以用原子方式更新的对象引用。
AtomicReferenceArray<E>	可以用原子方式更新其元素的对象引用数组。
AtomicReferenceFieldUpdater<T,V>	基于反射的实用工具，可以对指定类的指定 volatile 字段进行原子更新。
AtomicStampedReference<V>	AtomicStampedReference 维护带有整数"标志"的对象引用，可以用原子方式对其进行更新。

 

2.3 竞态条件

2.3.1先检查后执行

当某个计算的正确性取决于多个线程的交替执行时序时，那么就会发生竞态条件。最常见的竞态条件类型就是"先检查后执行(Check-Then-Act )"操作，即通过一个可能失效的观测结果来决定下一步的动作。

线程B同时执行getInstanceo A看到instance为空，因而创建一个新的ExpensiveObject实

例。B同样需要判断instance是否为空。此时的instance是否为空，要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。如果当B检查时，instance为空，那么在两次调用getInstance时可能会得到不同的结果，即使getInstance通常被认为是返回相同的实例。

 

2.3.2读取—修改—写入

 

2.4 数据竞争

如果在访问共享的非final类型的域时没有采用同步来进行协同，那么就会出现数据竞争。当一个线程写人一个变量而另一个线程接下来读取这个变量，或者读取一个之前由另一个线程写人的变量时，并且在这两个线程之间没有使用同步，那么就可能出现数据竞争。在Java内存模型中，如果在代码中存在数据竞争，那么这段代码就没有确定的语义。并非所有的竞态条件都是数据竞争，同样并非所有的数据竞争都是竟态条件，但二者都可能使并发程序失败。

 

2.5 加锁机制

A: 对于有多个状态（属性）的对象，每一个可变状态都要加锁。

B: 长时间的或者可能无法完成的操作，不要持有锁，一般单独封装在一个线程，提交到池。

2.5.1 内置锁Synchronized

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)。

同步代码块包括两部分:一个作为锁的对象引用，一个作为由这个锁保护的代码块。

 

2.5.2 内置锁重入

重入：如果某个线程试图获得一个已经由它自己持有的锁，那么这个请求就会成功。

意味着获取锁的操作的粒度是"线程"，而不是"调用"。重入的一种实现方法是，为每个锁关联一个获取计数值和一个所有者线程。当计数值为0时，这个锁就被认为是没有被任何线程持有。每个锁对应一个标记（0/1）和持有者线程名。