【Java】【并发编程】线程安全

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进程将如何交替执行，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，那么就称这个类是线程安全的。

特点

• 原子性：提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作。
• 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
• 有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序

原子性

即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

原子操作：

• 基本类型的读取和赋值操作，且赋值必须是值赋给变量，变量之间的相互赋值不是原子性操作。
• 所有引用reference的赋值操作
• java.concurrent.Atomic.* 包中所有类的一切操作

Atomic包

竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好；只能同步一个值

• AtomicXXX：CAS、Unsafe.compareAndSwapInt （死循环内，低并发）
• AtomicLong、AtomicAdder（高并发）
• AtomicReference、AtomicReferenceFieldUpdater
• AtomicStampReference：CAS的ABA问题

锁

• synchronized：依赖JVM，不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好
• Lock：依赖特殊的CPU指令，代码实现，ReentrantLocak,可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态。

可见性

指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

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

有序性

即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
java内存模型中，允许编译器和处理器对指令今昔你个重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

happens-before原则

• 程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作
• 锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作
• volatile变量规则：对一个变量的书写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
• 传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生与操作C
• 线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个动作
• 线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生。
• 线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.jion()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测* 到线程已经终止执行。
• 对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始。

参考内容

volatile，synchronized，Lock