Java并发编程入门

Posted 2020-12-26 ygria

1.竞态条件

1.1 定义

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。换句话说，正确的结果要取决于运气。

最常见的竞态条件类型：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。

 

1.2 特征

与大多数并发错误一样，竞态条件并不总是会产生错误，还需要某种不恰当的执行时序。

 

1.3 复合操作

为了确保线程安全性，“先检查后执行”（例如延迟初始化）和“读取-修改-写入”等操作统称为复合操作：包含了一组必须以原子方式执行的操作以确保线程安全性。

 

2 加锁机制

2.1

在线程安全性定义中要求，多个线程之间的操作无论采用合种执行时序或交替方式，都要保证不变性条件不被破坏。当在不变性条件中涉及多个变量时，各个变量之间并不是彼此独立的，而是某个变量的值会对其他变量的值产生约束。因此，当更新某一个变量时，需要在同一个原子操作中对其他变量同时进行更新。

 

2.2 内置锁

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。

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，而无论是通过正常的控制路径退出，还是通过从代码块中抛出异常退出。获得内置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的内置锁相当于一种互斥体（或互斥锁），这意味着最多只有一个线程能持有这种锁。

 

当线程A尝试获取一个由线程B持有的锁时，线程A必须等待或阻塞，直到线程B释放这个锁。如果B永远不释放锁，那么A也将永远地等待下去。

 

2.3 锁的重入

如果某个线程试图获得一个已经由它自己持有的锁，那么请求就会成功。

重入进一步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开发。

 

2.4 用锁来保护状态

由于锁能使其保护的代码路径以串行形式来访问，因此可以通过锁来构造一些协议以实现对共享状态的独占访问。只要始终遵循这些协议，就能确保状态的一致性。

 

2.5

 

不良并发（Poor Concurrency）应用程序：可同时调用的数量，不仅受到可用处理资源的限制，还受到应用程序本身结构的限制：任意一个请求均需要等待前一个请求执行完成。

 

确保并发的同时维护线程安全性：缩小同步代码块的范围，并尽量避免将IO等耗时操作加在同步代码块中。