Java線程安全基礎(chǔ)概念解析

Java線程安全初步了解。JAVA線程安全從總體上來說，是指Java對象在多線程運行環(huán)境下的一種特性，表現(xiàn)為常規(guī)（區(qū)別于特殊調(diào)用情況）情況下每次調(diào)用都能得到正確的邏輯結(jié)果。從本質(zhì)上來說，將對象的方法行為加上了同步控制邏輯，而調(diào)用者無須做其他額外的同步控制就可以安全放心的使用對象。

1.線程安全的定義

當多個線程訪問一個對象時，如果不用考慮這些線程在運行時環(huán)境下的調(diào)度和交替執(zhí)行，也不需要進行額外的同步，或者在調(diào)用方進行任何其他的協(xié)調(diào)操作，調(diào)用這個對象的行為都可以獲得正確的結(jié)果，那這個對象就是線程安全的。這個定義很嚴謹，它要求就線程安全的代碼都具備一個特征：代碼本身封裝了所有必要的正確性保障手段，令調(diào)用者無須關(guān)心多線程的問題，更無須自己實現(xiàn)熱河措施來保證多線程的正確調(diào)用。

2.Java語言中的線程安全

為了更深入地理解線程安全，按照線程安全的“安全強度”由強至弱來排序：不可變，絕對線程安全，相對線程安全，線程兼容和線程對立。

2.1 不可變

在jDK1.5以后不可變的對象一定是線程安全的，無論是對象的方法實現(xiàn)還是方法的調(diào)用者，都不需要再進行任何的線程安全保障措施，通過final關(guān)鍵字修飾的屬性，對象或方法，那其外部的可見狀態(tài)永遠也不會改變。如果共享數(shù)據(jù)是一個基本數(shù)據(jù)類型，那么只要在定義時使用final關(guān)鍵字修飾就可以保證它是不可變得。如String類對象，就是一個典型的不可變對象，我們調(diào)用substring()，replace()，和concat()這些方法都不會影響它原來的值，只會返回一個新構(gòu)造的字符串對象。

2.2相對線程安全

相對線程安全就是我們通常意義上所講的線程安全，它需要保證這個對象單獨的操作是線程安全的。在java中大部分線程安全類都屬于這種類型，如Vector，HashTable等。

2.3線程兼容

線程兼容是指對象本身并不是線程安全的，但是可以通過在調(diào)用端正確地使用同步手段來保證對象在并發(fā)環(huán)境中安全地使用。

2.3線程對立

線程對立是指不管調(diào)用端是否采用了同步措施，都無法在多線程環(huán)境中并發(fā)使用的代碼。由于Java語言天生就具備多線程特性，線程對立這種排斥多線程的代碼很少出現(xiàn)。常見的線程對立操作有Thread類的suspend()和resume()方法，System.setIn()等。

3.線程安全的實現(xiàn)方法

3.1互斥同步

互斥同步是最常見的一種并發(fā)正確性保障手段，同步是指在多個線程并發(fā)訪問共享數(shù)據(jù)時，保證共享數(shù)據(jù)在同一個時刻只被一條線程使用。而互斥是實現(xiàn)同步的一種手段，臨界區(qū)，互斥量和信號量都是主要的互斥實現(xiàn)方式?；コ馐且?，同步是果，互斥是方法，同步是目的。

在Java中，最基本的互斥同步手段就是synchronized關(guān)鍵字。除此之外還可以使用java.util.concurrent包中的重入鎖（ReentrantLock）來實現(xiàn)同步。在用法上都很相似，只是代碼寫法上有點區(qū)別，一個表現(xiàn)為API層面的互斥鎖（lock()和unlock()方法配合try/finally語句塊來完成），一個表現(xiàn)為原生語法層面的互斥鎖。不過重入鎖比synchronized增加了以下三項：
等待可中斷：是指當持有鎖的線程長期不釋放鎖的時候，正在等待的線程可以選擇放棄等待，改為處理其他事情，可中斷特性對處理執(zhí)行時間非常長的同步塊很有幫助。

可實現(xiàn)公平鎖：公平鎖是指多個線程在等待同一個鎖時，必須按照申請鎖的時間順序來依次獲得鎖；而非公平鎖則不保證這一點。synchronized中的鎖是非公平的，重入鎖缺省也是非公平的，但可以通過帶布爾值的構(gòu)造函數(shù)要求使用公平鎖。

鎖可以綁定多個條件：是指一個重入鎖對象可以同時綁定多個Condition對象，而在synchronized中，鎖對象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以實現(xiàn)一個隱含條件，如果要和多于一個的條件關(guān)聯(lián)的時候，就不得不額外的添加y一個鎖，而重入鎖無須這樣做，只需要多次調(diào)用newCondition()方法即可。

3.2非阻塞同步

互斥同步最重要的問題就是進行線程阻塞和喚醒所帶來的性能問題，它屬于一種悲觀的并發(fā)策略，總是認為只要不去做正確的同步措施就會出現(xiàn)問題。但是我們有了另外一個選擇：基于沖突檢測的樂觀并發(fā)策略，通俗的說就是先進行操作，如果沒有其他線程爭用共享數(shù)據(jù)，那操作就成功了；如果共享數(shù)據(jù)發(fā)生了爭用，產(chǎn)生了沖突，那就再進行其他的補償措施，這種樂觀的并發(fā)策略的許多實現(xiàn)都不需要把線程掛起，因此被稱為非阻塞同步。

總結(jié)

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