java線程簡(jiǎn)介(同步詳細(xì)信息)

2019-11-18 10:47:05

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供稿：網(wǎng)友

　　1、互斥
　　
　　
　　在共享對(duì)數(shù)據(jù)的訪問中，我們討論了 synchronized 塊的特征，并在實(shí)現(xiàn)典型互斥鎖（即，互斥或臨界段）時(shí)說明了它們，其中每次只有一個(gè)線程可以執(zhí)行受給定鎖保護(hù)的代碼塊。
　　
　　互斥是同步所做工作的重要部分，但同步還有其它幾種特征，這些特征對(duì)于在多處理器系統(tǒng)上取得正確結(jié)果非常重要。
　　
　　2、可見性
　　
　　
　　除了互斥，同步（如 volatile）強(qiáng)制某些可見性約束。當(dāng)對(duì)象獲取鎖時(shí)，它首先使自己的高速緩存無效，這樣就可以保證直接從主內(nèi)存中裝入變量。
　　
　　同樣，在對(duì)象釋放鎖之前，它會(huì)刷新其高速緩存，強(qiáng)制使已做的任何更改都出現(xiàn)在主內(nèi)存中。
　　
　　這樣，會(huì)保證在同一個(gè)鎖上同步的兩個(gè)線程看到在 synchronized 塊內(nèi)修改的變量的相同值。
　　
　　
　　3、什么時(shí)候必須同步？
　　
　　
　　要跨線程維護(hù)正確的可見性，只要在幾個(gè)線程之間共享非 final 變量，就必須使用 synchronized（或 volatile）以確保一個(gè)線程可以看見另一個(gè)線程做的更改。
　　
　　可見性同步的基本規(guī)則是在以下情況中必須同步：
　　
　　讀取上一次可能是由另一個(gè)線程寫入的變量
　　寫入下一次可能由另一個(gè)線程讀取的變量
　　
　　4、用于一致性的同步
　　
　　
　　除了用于可見性的同步，從應(yīng)用程序角度看，您還必須用同步來確保一致性得到了維護(hù)。當(dāng)修改多個(gè)相關(guān)值時(shí)，您想要其它線程原子地看到這組更改 — 要么看到全部更改，要么什么也看不到。這適用于相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)（如粒子的位置和速率）和元數(shù)據(jù)項(xiàng)（如鏈表中包含的數(shù)據(jù)值和列表自身中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的鏈）。
　　
　　考慮以下示例，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單（但不是線程安全的）的整數(shù)堆棧：
　　
　　
　　public class UnsafeStack {
　　 public int top = 0;
　　 public int[] values = new int[1000];
　　
　　 public void push(int n) {
　　 values[top++] = n;
　　 }
　　
　　 public int pop() {
　　 return values[--top];
　　 }
　　}
　　
　　5、遞增共享計(jì)數(shù)器
　　
　　
　　通常，假如正在保護(hù)一個(gè)基本變量（如一個(gè)整數(shù)），有時(shí)只使用 volatile 就可以僥幸過關(guān)。但是，假如變量的新值派生自以前的值，就必須使用同步。為什么？考慮這個(gè)類：
　　
　　
　　public class Counter {
　　 PRivate int counter = 0;
　　
　　 public int get() { return counter; }
　　 public void set(int n) { counter = n; }
　　 public void increment() {
　　 set(get() + 1);
　　 }
　　}
　　
　　
　　當(dāng)我們要遞增計(jì)數(shù)器時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？請(qǐng)看 increment() 的代碼。它很清楚，但不是線程安全的。假如兩個(gè)線程試圖同時(shí)執(zhí)行 increment()，會(huì)發(fā)生什么？計(jì)數(shù)器也許會(huì)增加 1，也許增加 2。令人驚異的是，把 counter 標(biāo)記成 volatile 沒有幫助，使 get() 和 set() 都變成 synchronized 也沒有幫助。
　　
　　設(shè)想計(jì)數(shù)器是零，而兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行遞增操作代碼。這兩個(gè)線程會(huì)調(diào)用 Counter.get()，并且看到計(jì)數(shù)器是零。現(xiàn)在兩個(gè)線程都對(duì)它加一，然后調(diào)用 Counter.set()。假如我們的計(jì)時(shí)不太湊巧，那么這兩個(gè)線程都看不到對(duì)方的更新，即使 counter 是 volatile，或者 get() 和 set() 是 synchronized。現(xiàn)在，即使計(jì)數(shù)器遞增了兩次，得到的值也許只是一，而不是二。
　　
　　要使遞增操作正確運(yùn)行，不僅 get() 和 set() 必須是 synchronized，而且 increment() 也必需是 synchronized！否則，調(diào)用 increment() 的線程可能會(huì)中斷另一個(gè)調(diào)用 increment() 的線程。假如您不走運(yùn)，最終結(jié)果將會(huì)是計(jì)數(shù)器只增加了一次，不是兩次。同步 increment() 防止了這種情況的發(fā)生，因?yàn)檎麄€(gè)遞增操作是原子的。
　　
　　當(dāng)循環(huán)遍歷 Vector 的元素時(shí)，同樣如此。即使同步了 Vector 的方法，但在循環(huán)遍歷時(shí)，Vector 的內(nèi)容仍然會(huì)更改。假如要確保 Vector 的內(nèi)容在循環(huán)遍歷時(shí)不更改，必須同步整個(gè)代碼塊。
　　
　　6、不變性和 final 字段
　　
　　
　　許多 java 類，包括 String、Integer 和 BigDecimal，都是不可改變的：一旦構(gòu)造之后，它們的狀態(tài)就永遠(yuǎn)不會(huì)更改。假如某個(gè)類的所有字段都被聲明成 final，那么這個(gè)類就是不可改變的。（實(shí)際上，許多不可改變的類都有非 final 字段，用于高速緩存以前計(jì)算的方法結(jié)果，如 String.hashCode()，但調(diào)用者看不到這些字段。）
　　
　　不可改變的類使并發(fā)編程變得非常簡(jiǎn)單。因?yàn)椴荒芨乃鼈兊淖侄危跃筒恍枰獡?dān)心把狀態(tài)的更改從一個(gè)線程傳遞到另一個(gè)線程。在正確構(gòu)造了對(duì)象之后，可以把它看作是常量。
　　
　　同樣，final 字段對(duì)于線程也更友好。

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