《Java并发编程实战》学习笔记

Posted 2020-10-15 __Meng

 

二、线程安全性

 

正确性：

　　某个类的行为与其规范完全一致。

 

线程安全：

　　当多个线程访问某个类时，不管运行时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，这个类就能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

 

无状态对象：

　　既不包含任何域，也不包含任何其他类中域的引用的对象。

　　无状态对象一定是线程安全的。

 

竞态条件：

　　当某个计算的正确性取决于多个线程的交替执行时序时，就会发生竞态条件。

　　本质是基于一种可能失效的观察结果来做出判断或者执行某个计算。

　　最常见的竞态条件类型就是“先检查后执行（Check-then-Act）”。

　　“读取-修改-写入”操作也是一种竞态条件。

 

原子性：

　　假定有两个操作A和B，如果从执行A的线程来看，当另一个线程执行B时，要么将B全部执行完，要么完全不执行B，那么A和B对彼此来说是原子的。

 

原子操作：

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

　　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：

　　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）或者监视器锁（Monitor Lock）。

　　内置锁是一种互斥锁，最多只有一个线程持有这个锁。

 

同步代码块（Synchronized Block）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。

　　关键字Synchronized修饰方法就是一种同步代码块，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。

 

重入：

　　因为内置锁是可重入的，所以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。

　　重入意味着获取锁的操作粒度是“线程”，而不是“调用”。

　　实现方式：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，这个锁被认为没有被任何线程持有。当线程请求一个未被持有的锁时，JVM将记下锁的持有者，并且将获取计数值置为1。如果同一个线程再次获取这个锁，计数值将递增，而当线程退出同步代码块时，计数值减1。

　　重入提升了加锁行为的封装性，因此简化了面向对象并发代码的执行。

 

用锁来保护状态：

　　锁能够使其被保护的对象以串行方式来执行。

　　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个锁，在这种情况下，我们称状态变量是由这个锁保护的。 

　　对象的内置锁与其状态之间没有内在的联系，虽然大多数类都将内置锁用做一种有效的加锁机制，但对象的域并不一定要通过内置锁来保护。

　　一种常见的加锁约定：将所有可变状态都封装在对象内部，并通过对象的内置锁对所有访问可变状态的代码路径进行同步，使得该对象上不会发生并发访问。

　　对于每个包含多个变量的不变性条件，其中涉及的所有变量都需要由同一个锁来保护。

 

活跃性与性能：

　　将同步代码块分解得过细并不好，因为获取与释放锁操作需要开销。

　　当执行时间较长的计算或者可能无法快速完成的操作时（如I/O），一定不要持有锁。

　　同时使用两种不同的同步机制会带来混乱，在性能或安全性上也没有任何好处。（如内置锁synchronized和Atomic原子变量） 。