Jvm | 《深入理解Java虚拟机》读书笔记 | 线程安全与锁优化

1.你对“线程安全”的理解？（p386)

当多个线程访问同一个对象，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象是线程安全。

 

2.假设一个共享数据是一个基本数据类型，如何去保证它在各种数据操作中保持不可变性？（p387）

在定义时使用final关键字修饰

 

3.请简述下线程安全的实现方法？（p390-p397）

1.互斥同步 ，同步是多个线程并发访问共享数据数据时，同一时刻只被只有一个线程使用，而互斥是一种实现手段，临界区、互斥量、信号量都是主要的互斥实现方式。在java中最基本的互斥手段是synchronize关键字。

2.非阻塞同步,互斥同步是一种悲观的并发策略，而非阻塞同步是基于冲突检测的乐观并发策。通俗地讲，就是先进行操作，如果没有其他线程争用共享数据，那就操作成功；否则就采取补偿措施。这种策略下的许多实现不用把线程挂起。

3无同步方案，针对一些天生就是线程安全的代码。

 

3.1 synchronize实现原理？（p391）

synchronize在编译之后，会在同步块前后前后形成monitorenter和monitorexit两个字节码指令，这个两个字节码都需要一个reference类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。

 

3.2 为什么synchronize是Java语言中一个重量级的操作？（p391）

Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上的，如果要阻塞或者唤醒一个线程，都需要操作系统来帮忙操作，这就需要从用户态转换到核心态中，因此状态的转换需要耗费很多的处理器时间。对于代码简单的同步块，状态转换消耗的时间可能比用户代码执行的时间还要长。

 

4.请简述自旋锁与自适应自旋

让后面请求锁的线程“稍等一下”，但不放弃处理器的执行时间，看看持有锁的线程是否很快的释放锁。为了让线程等待，让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就是所谓的自旋锁。

JDK6引入自适应的自旋锁。让自旋的时间不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。

 

5.请简述锁消除

是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。

 

6.请简述锁粗化

如果虚拟机检测到有这样一串零碎的操作都对同一个对象加锁，将会把加锁同步的范围扩展 （粗化）到整个操作序列的外部。

 

7.请简述轻量级锁和偏向锁

轻量级锁在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。

偏向锁的目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的性能。如果说轻量级锁是在无竞争的情况下使用CAS操作去消除同步使用的互斥量，那偏向锁就是在无竞争的情况下把整个同步都消除掉，连CAS操作都不做了。

 

8.CAS

compare-and-swap

即时编译之后是一条平台相关的处理器CAS指令，CAS指令需要3个操作数，内存位置V，旧的预期值A，新值B，当且仅当V的值符合A时，新值B才会去更新V的值，否则不执行更新操作，但是无论是否更新V的值，都会返回V的旧值，上述的处理过程是一个原子操作。