题目来源:https://www.nowcoder.com/discuss/161991
1、多线程中的i++线程安全吗?为什么?
每个线程都有自己的工作内存,每个线程需要对共享变量操作时必须先把共享变量从主内存 load 到自己的工作内存,等完成对共享变量的操作时再 save 到主内存。
问题就出在这了,如果一个线程运算完后还没刷到主内存,此时这个共享变量的值被另外一个线程从主内存读取到了,这个时候读取的数据就是脏数据了,它会覆盖其他线程计算完的值。。。
这也是经典的内存不可见问题,那么把 count 加上 volatile 让内存可见是否能解决这个问题呢? 答案是:不能。因为 volatile 只能保证可见性,不能保证原子性。多个线程同时读取这个共享变量的值,就算保证其他线程修改的可见性,也不能保证线程之间读取到同样的值然后相互覆盖对方的值的情况。
解决方案
说了这么多,对于 i++ 这种线程不安全问题有没有其他解决方案呢?当然有,请参考以下几种解决方案。
1、对 i++ 操作的方法加同步锁,同时只能有一个线程执行 i++ 操作;
2、使用支持原子性操作的类,如 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger
,它使用的是 CAS 算法,效率优于第 1 种;
参考:https://blog.youkuaiyun.com/moakun/article/details/81149254
2、如何线程安全的实现一个计数器?
使用支持原子性操作的类,如 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger
public class Test2 {
public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread() {
public void run() {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
count.getAndIncrement();
}
}
}.start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println("AtomicInteger count: " + count);
}
}
参考:https://blog.youkuaiyun.com/weixin_40461281/article/details/82312918
3、多线程同步的方法
一、同步方法
即有synchronized关键字修饰的方法。 由于java的每个对象都有一个内置锁,当用此关键字修饰方法时, 内置锁会保护整个方法。在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。
注: synchronized关键字也可以修饰静态方法,此时如果调用该静态方法,将会锁住整个类。
二、同步代码块
即有synchronized关键字修饰的语句块。 被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁,从而实现同步
synchronized(object){ }
三、wait与notify
wait():使一个线程处于等待状态,并且释放所持有的对象的lock。
sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要捕捉InterruptedException异常。
notify():唤醒一个处于等待状态的线程,注意的是在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由JVM确定唤醒哪个线程,而且不是按优先级。
Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁,而是让它们竞争。
四、使用特殊域变量(volatile)实现线程同步
a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制
b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新
c.因此每次使用该域就要重新计算,而不是使用寄存器中的值
d.volatile不会提供任何原子操作,它也不能用来修饰final类型的变量
五、使用重入锁实现线程同步
在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。
ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁,它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义,并且扩展了其能力。
ReenreantLock类的常用方法有:
ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例 lock() : 获得锁 unlock() : 释放锁
注:ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法,但由于能大幅度降低程序运行效率,不推荐使用
关于Lock对象和synchronized关键字的选择:
a.最好两个都不用,使用一种java.util.concurrent包提供的机制,能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。
b.如果synchronized关键字能满足用户的需求,就用synchronized,因为它能简化代码
c.如果需要更高级的功能,就用ReentrantLock类,此时要注意及时释放锁,否则会出现死锁,通常在finally代码释放锁
六、使用局部变量实现线程同步
如果使用ThreadLocal管理变量,则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本,副本之间相互独立,这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本,而不会对其他线程产生影响。
ThreadLocal 类的常用方法
ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量 get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值 initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值" set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value
注:ThreadLocal与同步机制
a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。
b.前者采用以"空间换时间"的方法,后者采用以"时间换空间"的方式
七、使用阻塞队列实现线程同步
前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步,但是我们在实际开发当中,应当尽量远离底层结构。 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 本小节主要是使用LinkedBlockingQueue<E>来实现线程的同步 LinkedBlockingQueue<E>是一个基于已连接节点的,范围任意的blocking queue。 队列是先进先出的顺序(FIFO),关于队列以后会详细讲解~LinkedBlockingQueue 类常用方法 LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue put(E e) : 在队尾添加一个元素,如果队列满则阻塞 size() : 返回队列中的元素个数 take() : 移除并返回队头元素,如果队列空则阻塞代码实例: 实现商家生产商品和买卖商品的同步
注:BlockingQueue<E>定义了阻塞队列的常用方法,尤其是三种添加元素的方法,我们要多加注意,当队列满时:
add()方法会抛出异常
offer()方法返回false
put()方法会阻塞
8.使用原子变量实现线程同步
需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。
那么什么是原子操作呢?原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作即-这几种行为要么同时完成,要么都不完成。在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类,使用该类可以简化线程同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值,可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器),但不能用于替换Integer;可扩展Number,允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。
AtomicInteger类常用方法:
AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的
AtomicIntegeraddAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值
参考:https://www.cnblogs.com/upcwanghaibo/p/6535505.html
4、介绍一下生产者消费者模式?
在实际的软件开发过程中,经常会碰到如下场景:某个模块负责产生数据,这些数据由另一个模块来负责处理(此处的模块是广义的,可以是类、函数、线程、进程等)。产生数据的模块,就形象地称为生产者;而处理数据的模块,就称为消费者。
单单抽象出生产者和消费者,还够不上是生产者/消费者模式。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间,作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区,而消费者从缓冲区取出数据。大概的结构如下图。
5、线程,进程,然后线程创建有很大开销,怎么优化?
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。
优化:使用线程池,每次需要线程在池子里拿。
6、线程池运行流程,参数,策略
1.线程池执行流程
任务被提交到线程池,会先判断当前线程数量是否小于corePoolSize,如果小于则创建线程来执行提交的任务,否则将任务放入workQueue队列,如果workQueue满了,则判断当前线程数量是否小于maximumPoolSize,如果小于则创建线程执行任务,否则就会调用handler,以表示线程池拒绝接收任务。
2.ThreadPoolExecutor参数最全的构造方法:
①corePoolSize:线程池的核心线程数,说白了就是,即便是线程池里没有任何任务,也会有corePoolSize个线程在候着等任务。
②maximumPoolSize:最大线程数,不管你提交多少任务,线程池里最多工作线程数就是maximumPoolSize。
③keepAliveTime:线程的存活时间。当线程池里的线程数大于corePoolSize时,如果等了keepAliveTime时长还没有任务可执行,则线程退出。
⑤unit:这个用来指定keepAliveTime的单位,比如秒:TimeUnit.SECONDS。
⑥workQueue:一个阻塞队列,提交的任务将会被放到这个队列里。
⑦threadFactory:线程工厂,用来创建线程,主要是为了给线程起名字,默认工厂的线程名字:pool-1-thread-3。
⑧handler:拒绝策略,当线程池里线程被耗尽,且队列也满了的时候会调用。
参考:https://blog.youkuaiyun.com/lchq1995/article/details/85230399
3.任务拒绝策略
当线程池的任务缓存队列已满并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize,如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略,通常有以下四种策略:
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7、讲一下AQS吧。
AQS是AbustactQueuedSynchronizer的简称,它是一个Java提高的底层同步工具类,用一个int类型的变量表示同步状态,并提供了一系列的CAS操作来管理这个同步状态。AQS的主要作用是为Java中的并发同步组件提供统一的底层支持,例如ReentrantLock,CountdowLatch就是基于AQS实现的,用法是通过继承AQS实现其模版方法,然后将子类作为同步组件的内部类。
https://blog.youkuaiyun.com/zhangdong2012/article/details/79983404
https://www.cnblogs.com/iou123lg/p/9464385.html
8、创建线程的方法,哪个更好,为什么?
1.通过继承Thread类来创建并启动多线程的一般步骤如下
1】d定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法,该方法的方法体就是线程需要完成的任务,run()方法也称为线程执行体。
2】创建Thread子类的实例,也就是创建了线程对象
3】启动线程,即调用线程的start()方法
代码实例
public class MyThread extends Thread{//继承Thread类
public void run(){
//重写run方法
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args){
new MyThread().start();//创建并启动线程
}
}
2.通过实现Runnable接口创建并启动线程一般步骤如下:
1】定义Runnable接口的实现类,一样要重写run()方法,这个run()方法和Thread中的run()方法一样是线程的执行体
2】创建Runnable实现类的实例,并用这个实例作为Thread的target来创建Thread对象,这个Thread对象才是真正的线程对象
3】第三部依然是通过调用线程对象的start()方法来启动线程
代码实例:
public class MyThread2 implements Runnable {//实现Runnable接口
public void run(){
//重写run方法
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args){
//创建并启动线程
MyThread2 myThread=new MyThread2();
Thread thread=new Thread(myThread);
thread().start();
//或者 new Thread(new MyThread2()).start();
}
}
3.使用Callable和Future创建线程
4.使用线程池例如用Executor框架
1.5后引入的Executor框架的最大优点是把任务的提交和执行解耦。要执行任务的人只需把Task描述清楚,然后提交即可。这个Task是怎么被执行的,被谁执行的,什么时候执行的,提交的人就不用关心了。具体点讲,提交一个Callable对象给ExecutorService(如最常用的线程池ThreadPoolExecutor),将得到一个Future对象,调用Future对象的get方法等待执行结果就好了。Executor框架的内部使用了线程池机制,它在java.util.cocurrent 包下,通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭,可以简化并发编程的操作。因此,在Java 5之后,通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好,除了更易管理,效率更好(用线程池实现,节约开销)外,还有关键的一点:有助于避免this逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程,因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行,此时可能会访问到初始化了一半的对象用Executor在构造器中。
参考:https://blog.youkuaiyun.com/m0_37840000/article/details/79756932
当然是使用线程池的方式更好
9、Java中有几种方式启动一个线程?
1、继承Thread类, 重写run方法,在main函数中,调用start方法。
2、实现Runnable接口,重写run方法,在main函数中,调用start方法。
3、实现Callable接口,重写call()方法,在main函数中调用start()方法。
10、Java中有几种线程池?
1.Executors.newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池程
2.Executors.newFixedThreadPool 创建一个定长线程池
3.Executors.newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池(核心线程数量是固定的,而非核心线程数是没有限制的)
4.Executors.newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池(内部只有一个核心线程,以无界队列方式来执行该线程,这使得这些任务之间不需要处理线程同步的问题,它确保所有的任务都在同一个线程中按顺序中执行,并且可以在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。)
11、线程池有什么好处?
第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能执行。
第三:提高线程的可管理性,线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
12、cyclicbarrier和countdownlatch的区别
1、概念
CountDownLatch:具有计数器的功能,等待其他线程执行完毕,主线程在继续执行,用于监听某些初始化操作,并且线程进行阻塞,等初始化执行完毕后,通知主线程继续工作执行。值得注意的是CountDownLatch计数的次数一定要与构造器传入的数字一致,比如构造器传入的是3,则countDown()一定要执行3次,否则线程将一直阻塞。CountDownLatch通常用来控制线程等待,它可以让线程等待倒计时结束,再开始执行。
CyclicBrrier:翻译过来就是循环栅栏的意思,其作用就是多线程的进行阻塞,等待某一个临界值条件满足后,同时执行!假设有一个场景:每个线程代表一个跑步运动员,当运动员都准备好后,才一起出发,只要有一个人没有准备好,大家都等待!
2、区别
CountDownLatch: 一个线程(或者多个), 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。
CyclicBrrier: N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。
参考:https://blog.51cto.com/3265857/2336194
13、如何理解Java多线程回调方法?
提问者先交代完回答者怎样的方式回答问题,然后提问者再做自己的事,回答者开始思考答案。这里交代联络方式具体表现就是在提问者的类里面实例化回调接口和实现回答的方法。
https://blog.youkuaiyun.com/wenzhi20102321/article/details/52512536
14、创建线程有几种不同的方式?你喜欢哪一种?为什么?
(重复)
15、概括的解释下线程的几种可用状态。
(重复)
16、同步方法和同步代码块的区别是什么?
1. 语法不同。
2. 同步块需要注明锁定对象,同步方法默认锁定this。
3. 在静态方法中,都是默认锁定类对象。 4. 在考虑性能方面,最好使用同步块来减少锁定范围提高并发效率。
17、启动线程有哪几种方式,线程池有哪几种?
(重复)
18、在监视器(Monitor)内部,是如何做线程同步的?程序应该做哪种级别的同步?
监视器是由Per Brich Hansen和Tony Hoare提出的概念,Java以不精确的方式采用了它,也就是Java中的每个对象有一个内部的锁和内部条件。如果一个方法用synchronized关键字声明,那么,它表现的就像一个监视器方法。通过wait/notifyAll/nofify来访问条件变量
在 java 虚拟机中, 每个对象( Object 和 class )通过某种逻辑关联监视器,每个监视器和一个对象引用相关联, 为了实现监视器的互斥功能, 每个对象都关联着一把锁.
一旦方法或者代码块被 synchronized 修饰, 那么这个部分就放入了监视器的监视区域, 确保一次只能有一个线程执行该部分的代码, 线程在获取锁之前不允许执行该部分的代码
另外 java 还提供了显式监视器( Lock )和隐式监视器( synchronized )两种锁方案
19、sleep() 和 wait() 有什么区别?
(重复)wait()会释放锁,sleep()不会。
20、同步和异步有何异同,在什么情况下分别使用他们?举例说明。
(重复)
21、设计4个线程,其中两个线程每次对j增加1,另外两个线程对j每次减少1。使用内部类实现线程,对j增减的时候没有考虑顺序问题。
package mystudy;
public class ManyThreads {
private int j;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
ManyThreads many = new ManyThreads();
Inc inc = many.new Inc();
Dec dec = many.new Dec();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
Thread t = new Thread(inc);
t.start();
t = new Thread(dec);
t.start();
}
}
private synchronized void inc() {
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "inc" + j);
}
private synchronized void dec() {
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "dec" + j);
}
class Inc implements Runnable {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (int i = 0; i < 20; i++) {
inc();
}
}
}
class Dec implements Runnable {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (int i = 0; i < 20; i++) {
dec();
}
}
}
}
参考:https://www.cnblogs.com/nannanITeye/p/3421943.html
22、启动一个线程是用run()还是start()?
start()。
启动线程肯定要用start()方法。当用start()开始一个线程后,线程就进入就绪状态,使线程所代表的虚拟处理机处于可运行状态,这意味着它可以由JVM调度并执行。这并不意味着线程就会立即运行。当cpu分配给它时间时,才开始执行run()方法(如果有的话)。START()是方法,它调用RUN()方法.而RUN()方法是你必须重写的. run()方法中包含的是线程的主体
参考:https://zhidao.baidu.com/question/500790453.html
23、请说出你所知道的线程同步的方法
(重复)
24、多线程有几种实现方法,都是什么?同步有几种实现方法,都是什么?
(重复)
25、java中有几种方法可以实现一个线程?用什么关键字修饰同步方法? stop()和suspend()方法为何不推荐使用?
(重复)用synchronized关键字修饰同步方法。
反对使用stop(),是因为它不安全。它会解除由线程获取的所有锁定,而且如果对象处于一种不连贯状态,那么其他线程能在那种状态下检查和修改它们。结果很难检查出真正的问题所在。suspend()方法容易发生死锁。调用suspend()的时候,目标线程会停下来,但却仍然持有在这之前获得的锁定。此时,其他任何线程都不能访问锁定的资源,除非被"挂起"的线程恢复运行。对任何线程来说,如果它们想恢复目标线程,同时又试图使用任何一个锁定的资源,就会造成死锁。所以不应该使用suspend(),而应在自己的Thread类中置入一个标志,指出线程应该活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起,便用wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复,则用一个notify()重新启动线程。
参考 https://blog.youkuaiyun.com/panyuxin_/article/details/80782050
26、线程的sleep()方法和yield()方法有什么区别?
(重复)
27、当一个线程进入一个对象的synchronized方法A之后,其它线程是否可进入此对象的synchronized方法B?
1.一个线程在访问一个对象的同步方法时,另一个线程可以同时访问这个对象的非同步方法。
2.一个线程在访问一个对象的同步方法时,另一个线程不能同时访问这个同步方法。
3.其它线程只能访问该对象的非同步方法,同步方法则不能进入。因为非静态方法上的synchronized修饰符要求执行方法时要获得对象的锁,如果已经进入A方法说明对象锁已经被取走,那么试图进入B方法的线程就只能在等锁池(注意不是等待池哦)中等待对象的锁。
28、请说出与线程同步以及线程调度相关的方法。
- wait():使一个线程处于等待(阻塞)状态,并且释放所持有的对象的锁;
- sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要处理InterruptedException异常;
- notify():唤醒一个处于等待状态的线程,当然在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由JVM确定唤醒哪个线程,而且与优先级无关;
- notityAll():唤醒所有处于等待状态的线程,该方法并不是将对象的锁给所有线程,而是让它们竞争,只有获得锁的线程才能进入就绪状态;
补充:Java 5通过Lock接口提供了显式的锁机制(explicit lock),增强了灵活性以及对线程的协调。Lock接口中定义了加锁(lock())和解锁(unlock())的方法,同时还提供了newCondition()方法来产生用于线程之间通信的Condition对象;此外,Java 5还提供了信号量机制(semaphore),信号量可以用来限制对某个共享资源进行访问的线程的数量。在对资源进行访问之前,线程必须得到信号量的许可(调用Semaphore对象的acquire()方法);在完成对资源的访问后,线程必须向信号量归还许可(调用Semaphore对象的release()方法)。
参考:https://blog.youkuaiyun.com/troubleshooter/article/details/78356967
29、举例说明同步和异步
如果系统中存在临界资源(资源数量少于竞争资源的线程数量的资源),例如正在写的数据以后可能被另一个线程读到,或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了,那么这些数据就必须进行同步存取(数据库操作中的排他锁就是最好的例子)。
当应用程序在对象上调用了一个需要花费很长时间来执行的方法,并且不希望让程序等待方法的返回时,就应该使用异步编程,在很多情况下采用异步途径往往更有效率。
事实上,所谓的同步就是指阻塞式操作,而异步就是非阻塞式操作。
参考:https://mp.youkuaiyun.com/postedit
30、什么是线程池(thread pool)?
(重复)
31、说说线程的基本状态以及状态之间的关系?
线程状态
1.新建
用new语句创建的线程对象处于新建状态,此时它和其他java对象一样,仅被分配了内存。
2.等待
当线程在new之后,并且在调用start方法前,线程处于等待状态。
3.就绪
当一个线程对象创建后,其他线程调用它的start()方法,该线程就进入就绪状态。处于这个状态的线程位于Java虚拟机的可运行池中,等待cpu的使用权。
4.运行状态
处于这个状态的线程占用CPU(获取CPU时间片),执行程序代码。在并发运行环境中,如果计算机只有一个CPU,那么任何时刻只会有一个线程处于这个状态。
只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。
5.阻塞状态
阻塞状态是指线程因为某些原因放弃CPU,暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时,Java虚拟机不会给线程分配CPU,直到线程重新进入就绪状态,它才会有机会获得运行状态。
阻塞状态分为三种:
1、等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
2、同步阻塞:运行的线程在获取对象同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把线程放入锁池中。
3、其他阻塞:运行的线程执行Sleep()方法,或者发出I/O请求时,JVM会把线程设为阻塞状态。当Sleep()状态超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
6.死亡状态
当线程执行完run()方法中的代码,或者遇到了未捕获的异常,就会退出run()方法,此时就进入死亡状态,该线程结束生命周期。
参考:https://www.cnblogs.com/yaozz/p/7907796.html
32、如何保证线程安全?
保证线程安全以是否需要同步手段分类,分为同步方案和无需同步方案。
1、互斥同步
互斥同步是最常见的一种并发正确性保障手段。同步是指在多线程并发访问共享数据时,保证共享数据在同一时刻只被一个线程使用(同一时刻,只有一个线程在操作共享数据)。而互斥是实现同步的一种手段,临界区、互斥量和信号量都是主要的互斥实现方式。因此,在这4个字里面,互斥是因,同步是果;互斥是方法,同步是目的。
在java中,最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字,synchronized关键字编译之后,会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这两个字节码质量,这两个字节码指令都需要一个reference类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。
此外,ReentrantLock也是通过互斥来实现同步。在基本用法上,ReentrantLock与synchronized很相似,他们都具备一样的线程重入特性。
互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题,因此这种同步也成为阻塞同步。从处理问题的方式上说,互斥同步属于一种悲观的并发策略,总是认为只要不去做正确地同步措施(例如加锁),那就肯定会出现问题,无论共享数据是否真的会出现竞争,它都要进行加锁。
2、非阻塞同步
随着硬件指令集的发展,出现了基于冲突检测的乐观并发策略,通俗地说,就是先进行操作,如果没有其他线程争用共享数据,那操作就成功了;如果共享数据有争用,产生了冲突,那就再采用其他的补偿措施。(最常见的补偿错误就是不断地重试,直到成功为止),这种乐观的并发策略的许多实现都不需要把线程挂起,因此这种同步操作称为非阻塞同步。
非阻塞的实现CAS(compareandswap):CAS指令需要有3个操作数,分别是内存地址(在java中理解为变量的内存地址,用V表示)、旧的预期值(用A表示)和新值(用B表示)。CAS指令执行时,CAS指令指令时,当且仅当V处的值符合旧预期值A时,处理器用B更新V处的值,否则它就不执行更新,但是无论是否更新了V处的值,都会返回V的旧值,上述的处理过程是一个原子操作。
CAS缺点:
ABA问题:因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化,但是实际上却变化了。
ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加版本号,每次变量更新的时候把版本号加一,那么A-B-A就变成了1A-2B-3C。JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。
3、无需同步方案
要保证线程安全,并不是一定就要进行同步,两者没有因果关系。同步只是保证共享数据争用时的正确性的手段,如果一个方法本来就不涉及共享数据,那它自然就无需任何同步操作去保证正确性,因此会有一些代码天生就是线程安全的。
1)可重入代码
可重入代码(ReentrantCode)也称为纯代码(Pure Code),可以在代码执行的任何时刻中断它,转而去执行另外一段代码,而在控制权返回后,原来的程序不会出现任何错误。所有的可重入代码都是线程安全的,但是并非所有的线程安全的代码都是可重入的。
可重入代码的特点是不依赖存储在堆上的数据和公用的系统资源、用到的状态量都是由参数中传入、不调用 非可重入的方法等。
(类比:synchronized拥有锁重入的功能,也就是在使用synchronized时,当一个线程得到一个对象锁后,再次请求此对象锁时时可以再次得到该对象的锁)
2)线程本地存储
如果一段代码中所需的数据必须与其他代码共享,那就看看这些共享数据的代码是否能保证在同一个线程中执行?如果能保证,我们就可以把共享数据的可见范围限制在同一个线程之内。这样无需同步也能保证线程之间不出现数据的争用问题。
符合这种特点的应用并不少见,大部分使用消费队列的架构模式(如“生产者-消费者”模式)都会将产品的消费过程尽量在一个线程中消费完。其中最重要的一个应用实例就是经典的Web交互模型中的“一个请求对应一个服务器线程(Thread-per-Request)”的处理方式,这种处理方式的广泛应用使得很多Web服务器应用都可以使用线程本地存储来解决线程安全问题。
参考:https://blog.youkuaiyun.com/qq_26545305/article/details/79516610