學習Java並發已經有一個多月了,感覺有些東西學習一會兒了就會忘記,做了一些筆記但是不系統,對於Java並發這么大的“系統”,需要自己好好總結、整理才能征服它。希望同仁們一起來學習Java並發編程,共同進步,互相指導。
在學習Java並發之前我們需要先理解一些基本的概念:共享、可變、線程安全性、線程同步、原子性、可見性、有序性。
共享和可變
要編寫線程安全的代碼,其核心在於對共享的和可變的狀態進行訪問。
“共享”就意味着變量可以被多個線程同時訪問。我們知道系統中的資源是有限的,不同的線程對資源都是具有着同等的使用權。有限、公平就意味着競爭,競爭就有可能會引發線程問題。
“可變”是指變量的值在其生命周期內是可以發生改變的。“可變”對應的是“不可變”。我們知道不可變的對象一定是線程安全的,並且永遠也不需要額外的同步(因為一個不可變的對象只要構建正確,其外部可見狀態永遠都不會發生改變)。所以“可變”意味着存在線程不安全的風險。解決辦法:
1、不在線程中共享該狀態變量,可以將變量封裝到方法中。
2、將狀態變量修改為不可變的變量(final)。
3、訪問狀態變量時使用同步策略。
4、使用原子變量類。
線程安全性
線程安全是一個比較復雜的概念。其核心概念就是正確性。所謂正確性就是某各類的行為與其規范完全一致,即其近似與“所見即所知(we know it when we see it)”。當多個線程訪問某各類時,不管運行時環境采用何種調度方式或者這些線程將如何交替執行,並且在主調代碼中不需要任何額外的同步或者協同,這個類都能表現出正確的行為,那么就稱這個類是線程安全的。(引自:《Java並發編程實戰》)
線程同步
線程通過其核心就在於一個“同”。所謂“同”就是協同、協助、配合,“同步”就是協同步調昨,也就是按照預定的先后順序進行運行,即“你先,我等, 你做完,我再做”。
線程同步,就是當線程發出一個功能調用時,在沒有得到結果之前,該調用就不會返回,其他線程也不能調用該方法。就一般而言,我們在說同步、異步的時候,特指那些需要其他組件來配合或者需要一定時間來完成的任務。在多線程編程里面,一些較為敏感的數據時不允許被多個線程同時訪問的,使用線程同步技術,確保數據在任何時刻最多只有一個線程訪問,保證數據的完整性。
線程同步的機制主要有:臨界區、互斥量、事件、信號量四種方式
1、臨界區:通過對多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼,速度快,適合控制數據訪問。在任意時刻只允許一個線程對共享資源進行訪問,如果有多個線程試圖訪問公共資源,那么在有一個線程進入后,其他試圖訪問公共資源的線程將被掛起,並一直等到進入臨界區的線程離開,臨界區在被釋放后,其他線程才可以搶占。
2、互斥量:采用互斥對象機制。 只有擁有互斥對象的線程才有訪問公共資源的權限,因為互斥對象只有一個,所以能保證公共資源不會同時被多個線程訪問。互斥不僅能實現同一應用程序的公共資源安全共享,還能實現不同應用程序的公共資源安全共享。
3、信號量:它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源,但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數目。
4、事 件: 通過通知操作的方式來保持線程的同步,還可以方便實現對多個線程的優先級比較的操作。
【引自:百度百科】
原子性
原子是世界上最小的單位,具有不可分割性。在我們編程的世界里,某個操作如果不可分割我們就稱之為該操作具有原子性。例如:i = 0,這個操作是不可分割的,所以該操作具有原子性。如果某個操作可以分割,那么該操作就不具備原子性,例如i++。非原子操作都存在線程安全問題,這個時候我們需要使用同步機制來保證這些操作變成原子操作,來確保線程安全。
可見性
線程可見性是指線程之間的可見性,即一個線程對狀態的修改對另一個線程是可見的,也就是一個線程修改的結果,另外一個線程立馬就知道了。比如volitile修飾的變量,就具備可見性。
有序性
有序性指的是數據不相關的變量在並發的情況下,實際執行的結果和單線程的執行結果是一樣的,不會因為重排序的問題導致結果不可預知。volatile, final, synchronized,顯式鎖都可以保證有序性。