【从入门到放弃-Java】并发编程-线程安全
概述
并发编程，即多条线程在同一时间段内“同时”运行。编程
在多处理器系统已经普及的今天，多线程能发挥出其优点，如：一个8核cpu的服务器，若是只使用单线程的话，将有7个处理器被闲置，只能发挥出服务器八分之一的能力（忽略其它资源占用状况）。
同时，使用多线程，能够简化咱们对复杂任务的处理逻辑，下降业务模型的复杂程度。安全
所以并发编程对于提升服务器的资源利用率、提升系统吞吐量、下降编码难度等方面起着相当重要的做用。服务器
以上是并发编程的优势，可是它一样引入了一个很重要的问题：线程安全。多线程
什么是线程安全问题
线程在并发执行时，由于cpu的调度等缘由，线程会交替执行。以下图例子所示并发
public class SelfIncremental {
private static int count;
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i< 10000; i++) {
count++;
System.out.println(count);
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i< 10000; i++) {
count++;
System.out.println(count);
}
});
thread1.start();
thread2.start();
}
}
执行完毕后count的值并非每次都能等于20000，会出现小于20000的状况，缘由是thread1和thread2可能会交替执行。学习
如图所示：编码
- t1时刻: thread1 读取到count=100
- t2时刻: thread2 读取到count=100
- t3时刻: thread1 对count+1
- t4时刻: thread2 对count+1
- t5时刻: thread1 将101写入count
- t5时刻: thread2 将101写入count
由于count++ 不是一个原子操做，实际上会执行三步：线程
- 一、获取count的值
- 二、将count加1
- 三、将计算结果写入count
所以在并发执行时，两个线程同时读，可能会读取到相同的值，对相同的值加一，致使结果不符合预期，这种状况就是线程不安全。code
线程安全：当多个线程访问某个类时，无论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，而且调用时不须要采用额外的同步操做，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。对象
引起缘由
引起线程安全性问题的缘由主要是共享内存能够被多个线程读写，由于读取和修改时机存在不肯定性，致使有线程读到了过时数据，并在脏数据的基础上处理后写回共享内存，产生了错误的结果。
竟态条件
在并发编程中，由于不恰当的执行时序而出现不正确的结果的状况被称为竟态条件。
常见的静态条件类型：
- 先检查后执行：首先观察到某个条件为真。根据这个观察结果采用相应的动做，但实际上在你观察到这个结果和采用相应动做之间，观察的结果可能发生改变变得无效，致使后续的全部操做都变得不可预期。（好比延迟初始化）
- 读取-修改-写入：基于对象以前的状态来定义对象状态的转换。但在读取到结果和修改之间，对象可能已被更改。这样就会基于错误的数据修改得出错误的结果并被写入。（好比递增操做）
发布与逸出
发布：使对象可以在当前做用域以外的代码中使用。如将该对象的引用保存到其它代码能够访问的地方、在一个非私有的方法中返回该引用，将引用传递到其它类的方法中。如：
public static Student student；
public void init() {
student = new Student;
}
这里 student对象就被发布了。
逸出：当不应被发布的对象被发布了，就称为逸出。如
private String name = "xxx";
public String getString() {
return name;
}
这里name原为private类型可是却被getString方法发布了，就能够被视为逸出。
如何避免
线程封闭
线程封闭的对象只能由一个线程拥有，对象被封闭在该线程中，而且只有这个对象能修改。
线程封闭即不共享数据，仅在单线程内访问数据，这是实现线程安全最简单的方式之一。
实现线程封闭能够经过：
- Ad-hoc线程封闭：即维护线程封闭性的职责彻底由成熟实现承担。
- 栈封闭：经过局部变量才能访问对象，该局部变量被保存在执行线程的栈中，其余线程没法访问。
- ThreadLocal类：将共享的全局变量转换为ThreadLocal对象，当线程终止后，这些值会被垃圾回收。
只读共享
在没有额外同步的状况下，共享的对象能够由多个线程并发访问，可是任何线程都不能修改。共享的对象包括不可变对象和事实不可变对象。
不可变对象：若是某个对象在被建立后就不能修改，那么这个对象就是不可变对象。不可变对象必定是线程安全的。
线程安全共享
线程安全的对象在其内部实现同步，所以多线程能够经过对象的公有接口来进行访问而不须要本身作同步。
保护对象
被保护的对象只能经过持有特定的锁来访问。即经过加锁机制，确保对象的可见性及原子性。
- 内置锁：即经过synchronized关键字同步代码块。线程在进入同步代码块以前会自动得到锁，并在退出同步代码块时自动释放锁。内置锁是一种互斥锁。
- 重入锁：当线程视图获取一个已经持有的锁时，就会给锁的计数器加一，释放锁时计数器会减一。当计数器为0时，释放锁
- volatile：访问volatile变量时，不会加锁，也不会阻塞线程执行。他只确保变量的可见性，是一种比synchronized更轻量级的同步机制。
总结
本文主要是记录了学习《Java并发编程实站》前几章中，并发编程相关的一些概念。简单介绍了线程安全、锁机制等，接下来 咱们会深刻JUC源码，来深入学习并发编程相关知识。
备注：本文主要源自对《Java并发编程实战》的学习笔记。
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