概述
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,并且在主调代码中不需要额外的同步,这个类都能表现出正确的行为,那么这个类就是线程安全的。线程安全体现在三个方面:原子性、可见性和有序性。
原子性
一个操作是不可中断的,要么全部执行成功,要么全部执行失败。当多个线程工作时,一个操作一旦开始,就不会被其他线程干扰。
Java中实现原子性操作的两种方式:Atomic包 和 锁
Atomic是基于CAS实现的,下面以AtomicInteger为例。
AtomicInteger是含有一个int类型的值,这个类的作用是原子性的更新。事物都是一分为
二的,AtomicInteger虽然支持原子性的操作,但是其并不能代替Integer类。该类继承自
Number。
以getAndSet(int newValue) 方法为例解释。
该方法:原子性的赋新值,并且返回旧值。
public final int getAndSet(int newValue) {
return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);
}
该类调用了Unsafe类的getAndSetInt方法
Unsafe的getAndSetInt方法
public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
//第一处
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));//第二处
return var5;
}
参数var1 就是传入的AtomicInteger实例
参数var2 就是传入的valueOffset值,valueOffset是属性的偏移量,Unsafe就是通过valueOffset值获取实际值。
参数var4 就是传入的newValue,预设值的新值。
第一处 通过对象和偏移量,原子性的获取了值。并且将这个值返回。
第二处 调用了compareAndSwapInt方法。CAS。设置成功之后 跳出循环。
compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4)原理
var5是旧值(期望的值), var4是新值, var1和var2配合可以求出内存中的值
如果内存值与var5(期望的值)相一致,那么就将内存的值设置为var4。并且返回true。
如果内存值与var5不一致,那么就返回false。
锁在java中有两种实现方式:synchronized关键字和Lock类。
synchronized修饰的对象
修饰代码块,作用于调用的对象
synchronized{
}
修饰方法,作用于调用的对象
public synchronized int add(int a,int b){
return a+b;
}
修饰静态方法,作用于所有对象
public synchronized static int add(int a,int b){
return a+b;
}
修饰类,作用于所有对象
synchronized (Test.class){
}
可见性
当一个线程修改了共享变量的值后,另一个线程可以立即看到修改后的值。
共享变量不可见的原因:
共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存之间及时更新。
内存可见性实现的方式:
synchronized关键字和volatile关键字
synchronized关键字内存可见性的原因:
①线程解锁前,必须把共享变量的最新值刷新到主内存中。
②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。
volatile关键字内存可见性的原因:通过内存屏障和禁止重排序实现的
①volatile会在写操作时,会在写操作后加一条store屏障指令,将本地内存中的共享变量值刷新到主内存
②volatile在进行读操作时,会在读操作前加一条load指令,从内存中读取共享变量。