在现在的互联网环境,对于并发和安全的依赖,变得越来越重要。而想学好一门语言,就变得至关重要了。我们决定从以下几方面来述说安全与并发。其中包括原子类、JUC、AQS、锁等。
原子类
在JAVA中有一种类,是以Atomic开头的,比如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicDouble、AtomicBoolean等,成为JAVA中的原子类(since 1.5)。
而对于原子类来说,保证其并发的一致性,是CAS操作(CompareAndSwap)。即当一个数符合指定的期望值时,再进行更新,否则不会进行更新。
缺点:
- 对于ABA问题不能良好的解决。
- CPU消耗高,开销大。
需要一说的是AtomicLong和LongAdder类的使用。
为什么会有LongAdder(since 1.8)呢,因为JAVA对于64位(AtomicLong)的操作时分成两个32位进行操作的。
在单线程时,AtomicLong的效率是高于LongAdder的;
但对于多线程,LongAdder的效率是呈倍数高于AtomicLong的。因为LongAdder会将单点更新的压力分散到各个节点(Cell)。
在多线程统计数时,如果有并发更新,LongAdder会出现数据误差。
对于序列号,建议采用AtomicLong。
同理还有AtomicDouble和DoubleAdder。
Tips:ABA问题:一个数从A变到B,再变回A的过程。如果刚开始拿到A,在CAS之前经过ABA,在比较时则还是A,变的是里。此时需要AtomicStampedReference
,这个类在使用时,会有用户指定的版本(stamp)。
如果需要对某一段代码只执行一次,使用AtomicBoolean
就可以了。
参考:jdk1.8 LongAdder源码学习。
LongAdder是根据ConcurrentHashMap这类为并发设计的类的基本原理——锁分段,来实现的,它里面维护一组按需分配的计数单元,并发计数时,不同的线程可以在不同的计数单元上进行计数,这样减少了线程竞争,提高了并发效率。本质上是用空间换时间的思想,不过在实际高并发情况中消耗的空间可以忽略不计。
容器
AQS
AQS,AbstractQueuedSynchronizer,其核心是一个线程等待队列,采用的是一个先进先出FIFO队列。可以同时实现共享锁和排它锁(但一般同时只适用一个)。以下是基于AQS的工具类。
CountDownLatch
一个递减闭锁(门闩)。适合指定线程执行完以后进行别的处理的操作。
主要方法:
countDownLatch.countDown()
递减1,直到减为0.
countDownLatch.await()
当该countDownLatch减为0时,才可以从此路过,走后面的方法。
Semaphore
适合控制同时并发的线程数。
主要方法:
semaphore.acquire()
获取线程数,默认为1。
semaphore.release()
释放获取的所有线程数。
CyclicBarrier
和CountDownLatch类似,但适用于多线程的等待。当多个线程都达到指定目标后,才执行后面的代码。
主要方法:
cyclicBarrier.await()
当该cyclicBarrier增加到指定的线程数时,才可以从此路过,走后面的方法。
特点:
- 可以循环适用;
- 可以很好的服务于多线程;
CyclicBarrier和CountDownLatch的比较
1. CyclicBarrier 可以reset重置,而CountDownLatch只能使用一次;
2. CyclicBarrier递增,CountDownLatch递减;
3. CountDownLatch针对于一个(或n个)线程等待其他线程的关系,而CyclicBarrier是针对于多个线程相互等待的关系。
锁
JAVA常用类的安全
ThreadLocal
俗称线程本地变量。其内部是采用了一个内部类ThreadLocalMap
,然后把该内部类的值存储在当前线程上来实现的。还有ThreadLocal只能存储一个值,因为其key就是this,他自己。ThreadLocalMap中的Entry是一个弱引用,原因是如果弱引用的对象被回收了,那么弱引用会被GC掉,而无需手动GC。
特点:
- 线程安全性;
- 弱引用;
注意事项:每次GC来临时,Entry肯定会被回收,所以在每次使用完ThreadLocal时,调用其remove()方法,防止内存泄漏。
StringBuffer与StringBuilder
StringBuffer是线程安全的,而StringBuilder是线程不安全的。StringBuffer的安全是因为其所有的方法时采用synchronized的。而在方法中,因为有栈封闭效果,所以平时使用StringBuilder类。
SimpleDateFormat
SimpleDateFormat在当成全局变量使用时,也是线程不安全的。
常用的线程安全要记
- 定义全局变量时,不要定义ArrayList、HashSet、HashMap等不安全的类。
JAVA多线程优化
- 避免死锁
- 尽可能使用线程池
- 尽量缩小锁的粒度(范围)
- 多使用栈封闭变量
《Java并发编程与高并发解决方案》课程相关手记汇总 - 持续更新。
http://www.imooc.com/article/25035。
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