Java 线程第三版 第五章 极简同步技巧 读书笔记
一、能避免同步吗?
取得锁会由于下面原因导致成本非常高:取得由竞争的锁须要在虚拟机的层面上执行很多其它的程序代码。
要取得有竞争锁的线程总是必须等到锁被释放后。
1. 寄存器的效应
计算机有一定数量的主寄存器用来存储与程序有关的数据。
从逻辑上的观点来看,每一个Thread都有自己的一组寄存器。当操作系统将某个Thread分配给CPU时,它会把该Thread特有的信息载入到CPU的寄存器中。
在分配不同的Thread给CPU之前,它会将寄存器的信息存下来。
所以Thread间绝不会共享保存在寄存器的数据。
当虚拟机进入synchronized方法或者块时。它必须又一次载入本来已经缓存到自有寄存器上的数据。在虚拟机离开synchroized方法或者块之前,它必须把自有寄存器存入主寄存器中。
2. 重排语句的效应
在单独线程中。程序总是依照代码一行行的运行的。可是假设是多个线程并发,Java并不保证每一个线程run方法的运行顺序,也就是可能当中一个线程运行到一半就会被临时停止。运行其它线程,之后再切换回来。
多个线程间调度运行的无序性就是重排语句的效应。
3. 双重检查的Locking
二、Atomic变量
1. Atomic Class的概述
AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean, AtomicRefrences。Atomic的功能实现时通过使用use-level的Java程序无法訪问的固有方法来完毕的。atomic package支持更复杂的变量类型吗?
一些不支持。比如字符或者浮点。
AtomicStampedReference可以让mark或stamp跟在不论什么对象的引用上。
AtomicMarkableReference提供一个包括对象引用结合boolean的数据结构。
2. 使用Atomic Class
import javax.swing.*; import java.awt.event.*; import java.util.concurrent.*; import java.util.concurrent.atomic.*; import javathreads.examples.ch05.*; public class ScoreLabel extends JLabel implements CharacterListener { private AtomicInteger score = new AtomicInteger(0); private AtomicInteger char2type = new AtomicInteger(-1); private AtomicReference<CharacterSource> generator = null; private AtomicReference<CharacterSource> typist = null; public ScoreLabel (CharacterSource generator, CharacterSource typist) { this.generator = new AtomicReference(generator); this.typist = new AtomicReference(typist); if (generator != null) generator.addCharacterListener(this); if (typist != null) typist.addCharacterListener(this); } public ScoreLabel () { this(null, null); } public void resetGenerator(CharacterSource newGenerator) { CharacterSource oldGenerator; if (newGenerator != null) newGenerator.addCharacterListener(this); oldGenerator = generator.getAndSet(newGenerator); if (oldGenerator != null) oldGenerator.removeCharacterListener(this); } public void resetTypist(CharacterSource newTypist) { CharacterSource oldTypist; if (newTypist != null) newTypist.addCharacterListener(this); oldTypist = typist.getAndSet(newTypist); if (oldTypist != null) oldTypist.removeCharacterListener(this); } public void resetScore() { score.set(0); char2type.set(-1); setScore(); } private void setScore() { // This method will be explained later in chapter 7 SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { setText(Integer.toString(score.get())); } }); } public void newCharacter(CharacterEvent ce) { int oldChar2type; // Previous character not typed correctly - 1 point penalty if (ce.source == generator.get()) { oldChar2type = char2type.getAndSet(ce.character); if (oldChar2type != -1) { score.decrementAndGet(); setScore(); } } // If character is extraneous - 1 point penalty // If character does not match - 1 point penalty else if (ce.source == typist.get()) { while (true) { oldChar2type = char2type.get(); if (oldChar2type != ce.character) { score.decrementAndGet(); break; } else if (char2type.compareAndSet(oldChar2type, -1)) { score.incrementAndGet(); break; } } setScore(); } } }
变量替换
score与char2type变量已经改成atomic变量。
以上resetScroe方法中对两个变量进行改动。尽管使用atomic能保证每一个变量的原子性,可是假设多个线程同一时候运行resetScore方法依旧会出现竞态条件。
有可能一个线程运行resetScore的第一行代码score.set(0);还未运行第二行,而另外一个线程可能已经运行newCharacter方法获取char2type的值,可是之前的线程运行resetScore方法还未对char2type进行改动。由于resetScore整个方法并非原子的。
变更算法
resetGenerator与resetTypist两个方法,以resetGenerator方法为例,将generator变量变成AtomicRerence相同引发上面描写叙述的问题。
通知与Atomic变量
import java.awt.*; import javax.swing.*; import java.util.concurrent.*; import java.util.concurrent.atomic.*; import javathreads.examples.ch05.*; public class AnimatedCharacterDisplayCanvas extends CharacterDisplayCanvas implements CharacterListener, Runnable { private AtomicBoolean done = new AtomicBoolean(true); private AtomicInteger curX = new AtomicInteger(0); private AtomicInteger tempChar = new AtomicInteger(0); private Thread timer = null; public AnimatedCharacterDisplayCanvas() { startAnimationThread(); } public AnimatedCharacterDisplayCanvas(CharacterSource cs) { super(cs); startAnimationThread(); } private void startAnimationThread() { if (timer == null) { timer = new Thread(this); timer.start(); } } public void newCharacter(CharacterEvent ce) { curX.set(0); tempChar.set(ce.character); repaint(); } protected void paintComponent(Graphics gc) { char[] localTmpChar = new char[1]; localTmpChar[0] = (char) tempChar.get(); int localCurX = curX.get(); Dimension d = getSize(); int charWidth = fm.charWidth(localTmpChar[0]); gc.clearRect(0, 0, d.width, d.height); if (localTmpChar[0] == 0)