Java并发编程实践读书笔记线程安全性和对象的共享

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java并发编程实践读书笔记线程安全性和对象的共享相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

2.线程的安全性

2.1什么是线程安全

在多个线程访问的时候,程序还能“正确”,那就是线程安全的。

无状态(可以理解为没有字段的类)的对象一定是线程安全的。

 2.2 原子性

典型的例子,多线程状态下的i++是不安全的。因为i++其实是分很多步骤实现的,多个线程的执行过程可能会相互混乱。

竞态条件(Race Conditions)

线程与线程之间需要依赖于执行顺序来保证执行结果的正确性。那么就会发生竞态条件。例如在A线程中设置一个值,然后通过另外一信号变量通知给另外一个线程来读。这种协调是非常错误的。

关于重排序,参考这里:http://ifeve.com/java-memory-model-2/

最常见的例子:“先检查后执行”

在非同步的多线程环境下,你所看到的不一定是真实的,因为下一秒就可能已经不是这样的了!

书中举了个例子:

你和朋友约好了在某个地方的星巴克见面,但是去了之后才发现有两家星巴克,A和B,你在星巴克A里没有发现朋友,那么此时你的朋友可能:

1,在星巴克B家

2,在星巴克A与B的路上

如果你离开星巴克A,去找别的地方找,那么:你离开星巴克A的大门的下一秒,你手头的“朋友不在星巴克A”的信息就有可能失效!,因为在你从正门出去的下一秒,你的朋友就可能从后门进来了

 

2.3 加锁机制

synchronize关键字表示内置锁,它根据当前的使用位置来自动创建一个锁对象,因此在使用的时候不用明确地指出用什么锁。

在普通成员方法中的synchronize表示用this表示锁对象

而在静态方法中的synchronize表示用class来作为锁对象

参考:https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-8.html#jls-8.4.3.6

重入

同步方法的递归和子类调用父类方法时是可以重入的。不会产生死锁。

重入的实现机制:

在锁的信息中有这样的信息

{thread01,1}

表示thread01获取了1次这个锁。当thread01需要再次获取锁时,记录如下:

{thread01,2}

在方法执行完毕之后,锁数量会往下减,当数量为0时则释放该锁。

 

3.对象的共享

3.1 可见性

怎样让线程A的行结果对线程B可见? 加锁!

用锁来保证一个写、另外一个读按期望的顺序执行,才能实现写的结果会被读到。仅靠代码执行顺序是不行的!

 

volatile变量

Java提供的一种同步机制,用来保证volatile修饰的变量,在一个线程中被修改之后,另外的线程也能看到。

内部机制是volatile变量不会进行重排也不会缓存到寄存器。

注意事项:

1.volatile只保证可见性,但不保证原子性,所以不要应用于多线程“写”的场景中

2.多个volatile其实单独的,不构成整体同步

使用volatile时一定要特别小心,一般用于简单的信号传递,稍微复杂一点儿的还是用锁吧:

public class VolatileTest2 {

    public static void main(String[] args) {
        VolatileTest2 test = new VolatileTest2();
        
        test.start();
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        test.stop();
        
    }
    
    volatile boolean stop = false;
    
    public void start() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(!stop) {
                    System.out.println("running...");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
    
    public void stop() {
        stop = true;
    }
    
}

 3.2 发布与逸出(Escape)

你需要弄清楚,那些对外公开的数据是否真的需要对外公开,因为一旦公开,外部就可以访问,那么你就不得不考虑多线程的问题了。

另外一些时候,你可能会不小心把数据对外公开了,比如在构造函数中创建匿名内部类,或者启动一个线程。不要这么做的原因是,构造函数函数中会把this暴露给内部类或者线程。而“this”本身其实还可能没ready好呢!

(解决办法:使用工程方法;先定义好线程,另外增加一个方法来start这个线程)

 

3.3 线程封闭

当线程不需要进行数据共享,那么把数据封闭在线程中,是保证线程安全很好的办法。程序设计中应该避免数据逸出到其他线程中。

比如可以使用局部变量或者ThreadLocal来存储线程数据。

ad-hoc线程封闭

就是指完全由程序来实现线程间数据的封闭,不要这样做。

栈封闭

可以理解为基本类型的局部变量是封装在执行的栈里的,不会破坏栈的封闭性。

ThreadLocal

它是一个实现线程封闭的很好的工具类。可以把ThreadLocal<T>看成Map<Thread,Object>,但是它底层的实现其实不是这样的。ThreadLocal的数据实际存储在了关联的Thread对象中。在Thread结束时,这些数据会被回收掉。

注意:不是所有全局参数都需要存储在ThreadLocal中,有人甚至把函数调用的参数都存在这里,这样做会导致程序可读性降低,增加程序耦合度,不便于维护。

 

3.4 不变性

不可变的数据一定是线程安全的,所以在避免数据状态出问题时,可以想办法让它的状态不可变(如果能不变)。

使用final+volatile实现线程安全

final的特点

 

以上是关于Java并发编程实践读书笔记线程安全性和对象的共享的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

《Java并发编程实战》第三章 对象的共享 读书笔记

Java并发编程实践读书笔记 线程池的使用

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《java并发编程实战》读书笔记3--对象的组合

《Java并发编程实战》第四章 对象的组合 读书笔记