并发01-基础

Posted 2021-12-29 wange

一、共享内存

　　线程之间可以共享内存，他们可以访问和操作相同的对象，比如：

public class ShareMemoryDemo 
    private static int shared = 0;
    private static void increShared()
        shared++;
    

    static class ChildThread extends Thread
        List<String> list;
        public ChildThread(List<String> list)
            this.list = list;
        

        @Override
        public void run() 
            increShared();
            list.add(Thread.currentThread().getName());
        
    

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Thread thread1 = new ChildThread(list);
        Thread thread2 = new ChildThread(list);
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(shared);
        System.out.println(list);
    

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　　大部分情况下，会输出期望的值：2 [Thread-0, Thread-1]，当多个线程操作相同的变量时，可能会出现一些意料之外的结果，包括竟态条件和内存可见性。

　　1、竟态条件（多个线程访问和操作同一个对象时，最终执行结果与执行时序有关，结果可能正确也可能不正确）

public class CounterThread extends Thread 
    private static int counter = 0;

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i < 1000; i++) 
            counter++;
        
    

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        int num = 1000;
        Thread[] threads = new Thread[num];
        for (int i = 0; i < num; i++) 
            threads[i] = new CounterThread();
            threads[i].start();
        
        for (int i = 0; i < num; i++) 
            threads[i].join();
        
        System.out.println(counter);
    

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　　预期结果是100万，但实际执行，每次结果都不一样，经常是99万多，因为counter++不是原子操作，可以使用synchronized关键字、显式锁、原子变量等方法解决。

　　2、内存可见性（某个线程对共享变量的修改，另一个线程不一定马上就能看到，甚至永远看不到）

public class VisibilityDemo 
    private static boolean shutdown = false;
    static class HelloThread extends Thread
        @Override
        public void run() 
            while (!shutdown)
                //...
            
            System.out.println("exit hello");
        
    

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        new HelloThread().start();
        Thread.sleep(1000);
        shutdown = true;
        System.out.println("exit main");
    

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　　预期是两个线程都退出，但实际执行时，HelloThread永远都不会退出，在HelloThread看来，shutdown永远都是false。可以使用volatile关键字、synchronized关键字、显式锁等方法解决。

二、synchronized

　　可以用来修饰实例方法、静态方法、代码块。

　　实例方法：保护的是同一个对象的调用，确保同时只能有一个线程执行。

　　静态方法：保护的是类对象。

　　代码块：同步对象可以是任意对象，任何对象都可以作为锁对象。

　　synchronized是可重入的，对于同一个线程，它获得锁之后，在调用其它需要同样锁的代码时，可以直接调用。可重入是通过记录锁的持有数量来实现的。

　　内存可见性：对于本来就是原子的操作方法，可以使用轻量级的volatile关键字保证可见性。

三、同步容器

　　类Collection中有一些方法，可以返回线程安全的同步容器

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)
public static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)

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　　他们是给所有容器方法多加上synchronized来实现安全的，比如 SynchronizedCollection中的方法：

public int size() 
    synchronized (mutex) return c.size();

public boolean isEmpty() 
    synchronized (mutex) return c.isEmpty();

public boolean contains(Object o) 
    synchronized (mutex) return c.contains(o);

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　　同步容器的性能是比较低的，当并发访问量大的时候性能比较差，Java中还有很多专为并发设计的容器类：CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListSet等。