并發(fā)編程(七)—— 線程安全與內(nèi)存可見問題改备,初識synchronized、volatile

一蔓倍、線程安全問題

? ? ? ? 并發(fā)安全問題是指多個線程同時操作一個共享資源并且沒有任何同步措施時悬钳,導致出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)或者其他不可預見的結果的問題。

? ? ? ? 多個線程可以同時操作主內(nèi)存中的共享變量偶翅,如果多個線程只是讀取共享資源默勾,那么就不會存在線程安全問題,但如果是寫操作呢聚谁?以計數(shù)器為例母剥,不考慮內(nèi)存可見性的問題,實現(xiàn)起來大致是:

圖 1-2

? ? ? ? (1)線程A先從主存中獲取計數(shù)變量count=0形导,然后使count=count+1环疼;

? ? ? ? (2)同一時間,線程B從主存中獲取count=0朵耕;

? ? ? ? (3)線程A把count=1寫回主存炫隶;

? ? ? ? (4)同一時間,線程B使count=count+1阎曹;

? ? ? ? (5)線程B把count=1寫回主存伪阶。

? ? ? ? 這里就會發(fā)現(xiàn)問題,在兩個線程計數(shù)過后处嫌,count為1而不是2栅贴,這就是共享變量的線程安全問題,對此锰霜,就需要在線程訪問共享變量時進行同步(如synchronized)筹误。

二桐早、內(nèi)存可見性問題

? ? ? ? 對JMM內(nèi)存模型了解的朋友應該清楚癣缅,所有的變量存放在主內(nèi)存中,當線程使用變量時哄酝,會把主內(nèi)存里面的變量復制到自己的工作空間或者叫工作內(nèi)存友存,線程對共享變量的操作實際上是操作自己工作內(nèi)存中的變量,操作完后陶衅,再將變量值更新到主內(nèi)存中屡立。

圖 2-1 JMM抽象示意圖

三、 synchronized關鍵字

? ? ? ? 前面提到的內(nèi)存可見性的問題搀军,java提供了synchronized關鍵字膨俐,可以解決內(nèi)存可見性的問題勇皇。進入synchronized塊實際上是把在synchronized塊內(nèi)使用到的變量從線程的工作內(nèi)存中清除,在synchronized快內(nèi)使用的變量會從主存中獲取焚刺,退出synchronized時敛摘,會把synchronized塊內(nèi)的共享變量刷新到主存中。

????????除了解決共享變量的內(nèi)存可見性問題乳愉,synchronized還用來實現(xiàn)原子操作兄淫,但是synchronized會引起上線文切換并帶來調(diào)度開銷

? ? ? ? 示例代碼:

圖 3-1 示例代碼

? ? ? ? 雖然synchronized能解決共享變量可見性的問題,但是由于synchronized的特性蔓姚,只能允許一個線程獲取共享變量資源捕虽,其他調(diào)用線程都會被阻塞,就會產(chǎn)生線程上下文切換和線程調(diào)度的開銷坡脐。

? ? synchronized也是實現(xiàn)原子性的重要手段泄私,以Java常見的 ++ 操作舉例,簡單的 ++ 操作實際上會經(jīng)歷讀—寫—讀三步操作:

圖 3-2 ++ 操作

? ? ? ? 原子性操作就是指一系列的操作要么全部執(zhí)行备闲,要么全部不執(zhí)行挖滤,如果在上述讀—寫—讀過程中,有其他線程干預浅役,則會破壞這種原子性斩松,而synchronized能保證共享資源同一時間只允許一個線程操作,即原子性得到保障觉既。

四惧盹、volatile關鍵字

? ? ? ? 大名鼎鼎的volatile關鍵字,針對共享變量可見性的問題瞪讼,也提供了自己的解決方式钧椰。volatile可以確保一個變量的更新對其他線程馬上可見。當一個變量被生命為volatile時符欠,線程在寫入該變量時會直接把值刷回主存嫡霞,而不是放在線程的工作空間。

? ? ? ? 示例代碼:

圖 4-1 示例代碼

? ? 雖然都能解決共享變量內(nèi)存可見性問題希柿,但與synchronized不同的是诊沪,volatile避免了線程阻塞、線程調(diào)度與線程上下文切換的開銷曾撤。

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