個(gè)人介紹
Java愛好者，個(gè)人網(wǎng)站: http://kailuncen.me/about/
前言
這幾天學(xué)習(xí)并發(fā)編程,race-conditions-and-critical-sections,翻譯一下女阀，寫點(diǎn)自己的筆記并加上點(diǎn)個(gè)人的理解契吉。
網(wǎng)頁(yè)中里中提到兩個(gè)名詞Race Condition 和 Critical Section跳仿，接下來對(duì)他們進(jìn)行解釋和例子演示。
Race Condition
在多線程場(chǎng)景下捐晶，當(dāng)多個(gè)線程訪問同一塊資源叨恨，且執(zhí)行結(jié)果與線程訪問的先后順序相關(guān)奸鬓，即表明這里面存在著Race Condition练般，中文翻譯即競(jìng)爭(zhēng)條件叼丑。
看下面??的代碼,多個(gè)線程都會(huì)調(diào)用add方法對(duì)同一個(gè)count值進(jìn)行加法昔案。
public class Counter {
protected long count = 0;
public void add(long value){
this.count = this.count + value;
}
}
然而,add方法中的加法需要好幾個(gè)步驟才能完成瓶堕。
1. 從內(nèi)存中讀取count的值到寄存器颠印。
2. 加value昧诱。
3. 寫回內(nèi)存畔塔。
如果有兩個(gè)線程都對(duì)add方法進(jìn)行了操作潭辈，比如線程A加3,線程B加2,我們的預(yù)期結(jié)果是5。由于線程的訪問順序以及切換的時(shí)間是不可預(yù)期的,在特定的訪問順序下澈吨，可能出現(xiàn)一些出乎意料的結(jié)果,比如下文中的執(zhí)行順序把敢。
A: Reads this.count into a register (0)
B: Reads this.count into a register (0)
B: Adds value 2 to register
B: Writes register value (2) back to memory. this.count now equals 2
A: Adds value 3 to register
A: Writes register value (3) back to memory. this.count now equals 3
由于加法不是原子性的，在加法執(zhí)行過程中的每一步都可能存在著線程切換谅辣。
比如線程A和B都先后讀到0,然后線程B占用了時(shí)間片完成了加2的操作,寫回了內(nèi)存修赞，此時(shí)內(nèi)存中count的值等于2。
然后線程A重新得到調(diào)度桑阶，此時(shí)線程A內(nèi)部的count值還是0,線程A對(duì)主內(nèi)存內(nèi)count的變化是不可見的,然后線程完成加3操作柏副，寫回內(nèi)存，此時(shí)count值等于3蚣录。
上述代碼中的add方法內(nèi)部就存在著競(jìng)爭(zhēng)條件割择，會(huì)根據(jù)線程執(zhí)行順序的不確定性影響最后的執(zhí)行結(jié)果。
Critical Section
我們把會(huì)導(dǎo)致Race Condition的區(qū)域稱為Critical Section,中文翻譯臨界區(qū)萎河。臨界區(qū)即每個(gè)線程中訪問臨界資源的那段代碼荔泳。
在上文的代碼中,this.count就是臨界資源
this.count = this.count + value
就是臨界區(qū),為了保證執(zhí)行結(jié)果的正確性,避免臨界區(qū)內(nèi)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)條件,我們需要確保臨界區(qū)內(nèi)的執(zhí)行是原子的,每次僅允許一個(gè)線程進(jìn)去,進(jìn)入后不允許其他線程進(jìn)入。
我們可以采用線程同步做到以上的要求虐杯，線程同步可以使用synchronized同步代碼,或者locks,或者是原子變量比如AtomicInteger等玛歌。
可以把整個(gè)臨界區(qū)使用synchronized同步，但把臨界區(qū)拆分成多個(gè)小的臨界區(qū)能夠降低對(duì)共享資源的爭(zhēng)奪擎椰，增加整個(gè)臨界區(qū)的吞吐量,下面舉個(gè)例子支子。
public class TwoSums {
private int sum1 = 0;
private int sum2 = 0;
public void add(int val1, int val2){
synchronized(this){
this.sum1 += val1;
this.sum2 += val2;
}
}
}
在上述代碼中,簡(jiǎn)單的做法就是鎖住整個(gè)對(duì)象,只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行兩個(gè)不同變量的加法操作。然而确憨，由于這兩個(gè)變量是互相獨(dú)立的译荞，可以拆分到兩個(gè)不同的synchronized塊中瓤的。
public class TwoSums {
private int sum1 = 0;
private int sum2 = 0;
private Integer sum1Lock = new Integer(1);
private Integer sum2Lock = new Integer(2);
public void add(int val1, int val2){
synchronized(this.sum1Lock){
this.sum1 += val1;
}
synchronized(this.sum2Lock){
this.sum2 += val2;
}
}
}
改動(dòng)后，兩個(gè)線程可以同時(shí)在add方法中操作吞歼，一個(gè)線程在第一個(gè)synchronized塊圈膏，另一個(gè)線程在第二個(gè)synchronized塊，兩個(gè)synchronized塊同步的是不同的對(duì)象篙骡，所以兩個(gè)線程可以獨(dú)立執(zhí)行稽坤，整體線程等待的時(shí)間會(huì)變少，吞吐量能夠得到提升糯俗。
