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多线程中的互斥控制程序代码_Java中的并发——线程安全性

时间:2018-08-17 22:23:37

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多线程中的互斥控制程序代码_Java中的并发——线程安全性

一.什么是线程安全性?

当多个线程访问某个类时,不管运行时环境采用何种调度方式,或者这些线程将如何交替执行,并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同,这个类都能表现出正确的行为,则这个类是线程安全的。

二.线程安全性具体体现在哪儿?

1.原子性:提供互斥访问,同一时刻只能有一个线程对它进行操作。

java中如何体现原子性的:

Atomic包中的类主要通过CAS实现原子性

CAS的含义是:CompareAndSwap 原理是:

public final int getAndAddInt(Object var1(当前对象),long var2(var1值的偏移量),int var4(对象值要加的值)){int var5;do{var5=this.getIntVolatile(var1,var2);//获得主存中此对象的值}while(!pareAndSwapInt(var1,var2,var5,var5+var4));//将主存中的值和当前值比较,如果相等,执行加操作,否则循环执行,直到相等return var5;//返回}

CAS的ABA问题:有两个线程1,2,线程1,2同时得到共享变量A,2先将其修改为B后又修改为A,1再进行CAS操作成功,但此时1中的A已经不是原来的A了。导致不安全。

通过锁来实现原子性

Java中的锁主要有两种:

1)synchronized(修饰符):

修饰代码块:大括号括起来的代码,作用于调用此代码块的对象。

修饰方法:整个方法,作用于调用此方法的对象。

修饰静态方法:整个静态方法,作用于此类实例化的所有对象。

修饰类:括号括起的部分,作用于此类实例化的所有对象。

2)Lock锁:代码实现 ReentrantLock 它可以指定锁主的范围,例子:

private static class Buffer{private static final int CAPACITY=1;//缓冲区大小为1private LinkedList<Integer>queue=new LinkedList<>();//创建互斥锁private static Lock lock=new ReentrantLock();//创建条件private static Condition notEmpty=lock.newCondition();private static Condition notFull=lock.newCondition();public void write(int value){lock.lock();//上锁try{while(queue.size()==CAPACITY){System.out.println("Wait for notFull condition");notFull.await();//令write进入等待}queue.offer(value);//添加value到queuenotEmpty.signal();//唤醒read}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}finally{lock.unlock();//解锁}}public int read(){int value=0;lock.lock();//上锁try{while(queue.isEmpty()){System.out.println("tttWait for notEmpty condition");notEmpty.await();//令read进入等待}value=queue.remove();//弹出元素notFull.signal();//唤醒write}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}finally {lock.unlock();//解锁return value;}}}

java中实现原子性的三种方式对比:

Atomic:竞争激烈时能维持常态,比lock性能好,但只能同步一个值。

Synchronized:不可中断锁,适合竞争不激烈,可读性好。

Lock:可中断锁,多样化同步,灵活性强,竞争激烈时能维持常态。

2.可见性:一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到

导致共享变量线程间不可见的原因:线程交叉执行,重排序结合线程交叉执行,共享变量更新后的值没有在工作内存与主存间及时更新

java中实现可见性:

1)synochronized:

JMM关于synchronized有两个规定:

—线程解锁前,必须把共享变量的最新值刷新到主存中。

—线程加锁时,将清空工作内存中共享变量的值,从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值。

2)Volatile

它主要通过加入内存屏障来禁止重排序来实现。

3.有序性:一个线程观察其他线程中的指令执行顺序,由于指令重排序,观察结果一般杂乱无序。

在JMM中允许编译器和处理器对指令进行重排序,重排序的过程不会影响到单线程执行,但是它会干扰到多线程的并发执行的正确性。

java中除了volatile,synchronized,lock保证了有序性外。

JVM的原生有序性原则也在一定程度上保证了有序性:

heppens-before原则:

1)程序代码执行次序规则

2)锁写规则:一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作

3)volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后对此变量的读操作

4)线程执行规则

总结:线程安全性主要体现在:原子性,可见性,有序性三个方面。

结尾

感谢看到最后的朋友,都看到最后了,点个赞再走啊,如有不对之处还请多多指正。

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