如何实现线程安全?

本文探讨了线程安全问题,介绍了互斥同步(包括Java中的synchronized和ReentrantLock)、非阻塞同步(如CAS和无锁并发)以及无同步方案的重要性。特别提到ABA问题和CAS的原子性实现机制。

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简单描述一下线程安全问题:在程序并发执行的过程中,对于临界区的一些共享数据,可能同时会有多个线程对其进行修改,造成数据覆盖、脏读等一系列问题

如何实现线程安全?

首先想到的就是实现线程同步,让并发线程同步执行,保证共享的数据在同一时刻只能被一个线程使用。

同步方案

一、互斥实现同步(也可以理解为阻塞同步)

        互斥同步是一种最常见也是最主要的并发正确性保障手段。互斥是实现同步的一种手段,临界区、互斥量(Mutex)、信号量(Semaphore)都是常见的互斥实现方式。互斥是方法,同步是目的。

        在Java中使用了synchronized 和 Lock 来实现互斥同步,也就是通过加锁的方式来实现。

Java提供了Lock 的实现, 像ReentrantLock,它就像synchronized的超集,相比于synchronized增加了一些高级功能,主要由以下三项:等待可中断、可实现公平锁、可以绑定多个条件变量

(synchronized 和 ReentrantLock具体实现这里不做过多阐述)

二、非阻塞同步

        互斥同步面临的主要问题是进行线程阻塞和唤醒造成的线程上下文切换所带来的性能开销。因为采用加锁的方式来实现同步,当所资源被其他线程占有,当前线程获取不到锁的时候就会进入阻塞,释放CPU资源,当锁资源被释放时再抢占CPU资源,这样会导致线程上下文的切换(线程由用户态到内核态,内核态再到用户态),线程上下文切换是很消耗性能的。

        从解

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