这节我们讨论一个话题：线程安全性
一、概念
-
线程安全性：
- 当多个线程同时访问某个资源的时候，不管环境采用何种调度方式，或者这些线程以如何的方式交替执行，在主调代码中不存在任何的额外的同步或协同，这个对象的行为都符合常理逻辑，那么称这个对象对应的类是线程安全的；
- 线程安全性提现在以下的几个方面：
- 原子性：类似于数据库的事务概念，具有一损俱损的特性。即一个对象的原子性提现在这个对象的某个操作是不可拆分的；
- 可见性：一个线程对主存的修改可以被其他的线程及时得知；
- 有序性：如何理解？？？
-
线程安全性实现
- 线程安全性的实现方案在JDK中就明确给出，都在包
java.util.concurrent包中，实现细节可参考码云代码； - 锁的实现方式：
- synchronized：不可中断锁，适合竞争线程数较少的环境；
- Lock：可中断锁，适合各种竞争环境；
- Atomic：java.util.concurrency包中的各个Atomic类，性能比Lock好一些，但是同时只能同步一个值；
- 线程安全性的实现方案在JDK中就明确给出，都在包
-
原子性的实现：
- synchronized
- atomic(CAS:CompareAndSet方法，底层使用：compareAndSwapXxx方法实现)
- Lock
-
可见性的实现
- 变量在线程间不可见的原因：
- 线程交叉执行；
- 指令重拍结合线程交叉执行；
- 共享变量的值在CPU缓存中更新后没能及时的刷新到主存；
- 具体实现
- synchronized：
- 线程加锁时，清空线程工作内存中共享变量的值，重新从主存加载数据；
- 线程解锁前，必修把synchronized作用域范围内更新过的值刷新到主存；
- 加锁与解锁必须使用同一把锁；
- volatile：
- 通过加入内存屏障和禁止指令重排来实现；
- 读volatile变量前，加入一条load指令屏障，保证数据来自主存(LoadLoad和LoadStore)；
- 写volatile变量前，加入一条StoreStore指令屏障，禁止掉与之前指令的重拍；写后，加入一条StoreLoad指令屏障，保证数据刷新到主存并且规避与之后的指令进行重拍；
- 使用volatile必须具备两个条件：
- 对变量的写操作不依赖当前值；
- 该变量没有包含在具有其他变量的表达式中；
- 常用场景：
- 状态标记量，即boolean；
- Double-Check；
- 通过加入内存屏障和禁止指令重排来实现；
- synchronized：
- 变量在线程间不可见的原因：
-
有序性的实现
- Java内存模型中，处理器和编译器会进行指令重排，对于单线程不会造成结果的影响，但是对于多线程来说就有可能会影响结果；
- 具体实现方案：
- volatile
- synchronized
- Lock
- happens-before原则(如果两个操作的次序无法从happens-before原则推到出来，就不能保证这两个操作的有序性，虚拟机就可以对这两个操作进行指令重排)：
- 编写顺序：单线程情况下，编写在前面的代码优先于编写在后面的程序的执行(注意，这是在我们主观感觉出发的，因为有指令重排的存在，实际上不一定)；
- 锁定规则：一个unlock操作优先于后面的同一个锁的lock操作；
- volatile规则：对同一个变量的写操作优先于后面对这个变量的读操作；
- 传递规则：操作A优先于B，B优先于C，那么A优先于C；
- 线程启动原则：线程对象的start方法优先于此线程的每一个操作；
- 线程中断规则：线程对interrupt方法的调用优先于检测到该中断的产生；
- 线程终结规则：线程中所有的操作都优先于检测出线程的终止；
- 对象终结规则：对象的初始化优先于finalize方法的开始；
