线程安全性
线程安全性的核心在于对状态访问操作需要管理,尤其是对共享的和可变状态的访问.
对象的状态还会包括依赖对象的域,例如容器的状态还包括容器装载的对象状态.
Java中的同步机制包括:
- synchronized
- volatile
- 显示锁
- 原子变量
修复多线程问题主要有三个方向:
- 不在线程之间共享状态变量: 不存在多线程,那么也就不存在多线程问题了.
- 将状态修改为不可变的变量: 不可变变量无论怎么访问,都是正确的.
- 在访问状态变量时使用同步: 当状态是共享的,且可变的时候,那么就只有采用同步机制了.
程序的状态封装的越好,越容易实现程序的线程安全性.
正确的编程理念是:
首先使得代码正确运行,再考虑性能问题.而且一定要有足够的证据证明必须提高性能.
2.1 什么是线程安全性
最核心的概念是正确性.对于某个类来说,正确性意味着符合规范规定.规范通常会定义各种不变性条件来约束对象状态和后验条件来描述结果.当多个线程访问某个类时,这个类始终表现出正确行为,那么这个类就是线程安全的.
无状态对象一定是线程安全的.
2.2 原子性
竞态条件(和数据竞争不是一回事):
- 先检查后执行: 常见例如延迟初始化(饱汉模式)
- 读取-修改-写入: 递增计数器.
复合操作: 包含了一组必须以原子方式执行的操作以确保线程的安全性.
线程安全问题主要是竞态条件导致的,原子性是解决多线程安全问题的基本策略.
2.3 加锁机制
要保持状态的一致性,就需要在单个原子操作中更新所有相关的状态变量.
内置锁-synchronized同步代码块:
- 锁对象的引用.
- 锁保护的代码块.
可重入-内置锁是可重入的,因此内置锁的粒度是线程而不是调用.
可重入锁的一种实现方式是,每个锁关联一个计数器和所有者线程.
2.4 用锁来保护状态
如果需要协调对某个变量的访问,那么所有访问的入口都需要使用同步.如果采用了加锁机制,那么要使用同一个锁.
2.5 活跃性和性能
简单粗粒度的锁会导致性能问题.
简单性和性能往往有冲突,因此需要权衡同步代码块的大小范围.
执行时间较长的操作一定不能持有锁,这会带来活跃性或性能问题.