加锁不仅是局限于互斥行为,还包括内存可见性。所有执行读写操作的线程都必须在同一个锁上同步。(happen-before)
volatile
保证变量更新通知其他线程,volatile变量确定为共享变量,不会进行指令重排序。而且不会被寄存器缓存。
volatile可见性,A线程写入一个volatile变量,B线程读取该变量。在写入之前对A可见的所有变量的值,在B读取变量以后对B也可见。
使用情况:在需要对可见性进行复杂判断时,不适用;适用于:自身状态可见性,确保引用状态的可见性,标识一些重要的程序生命周期事件的发生(init/destroy)
volatile不能保证递增操作的原子性。
加锁操作即可保证原子性又能保证可见性,volatile只能保证可见性
volatile使用总结
对变量的写入操作不依赖于变量当前值,或者确保单线程更新变量
该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件中
(不变性条件:
对象创建以后其状态就不能修改
对象的所有域都是final类型
对象是正确创建的(在对象的创建期间,this引用没有溢出)
)
在访问变量时不需要加锁
发布与逸出
发布:对象能在当前作用域以外的地方使用
逸出:对象在不该被发布时发布了(如对象构建完成前)
不要在构造其中使用this引用逸出。
线程封闭
不使用共享数据 --- 线程封闭
单线程内访问数据
当某个对象封闭在一个线程中时,将自动实现线程安全,即使被封闭的对象本身不是线程安全的
(JDBC -- Connection,局部变量,ThreadLoacal)
Ad-hoc线程封闭
维护线程封闭完全由程序承担。,访问volatile变量时如可以保证时单线程写入,则可以实现特殊的线程封闭,且volatile可保证可见性,其他线程可以看到最新值
栈封闭
局部变量
不变性
不可变对象一定线程安全
final域
构造不可变对象
保证对象初始化过程的安全性,共享final对象时无需同步。
如果final类型域指向的是可变的对象,在访问这些域所指向对象的状态时仍然需要同步
安全的发布模式
在静态初始化函数中初始化一个对象引用。
将对象引用保存在volatile类型的域或者AtomicReferance对象中
将对象引用保存到某个正确构造对象的final类型域中
将对象引用保存到一个由锁保护的域中
保证安全发布的容器
Vector / synchronizedList
Hashtable / synchronizedMap / ConcurrentMap
CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet / synchronizedSet
BlockingQueue / ConcurrentLinkedQueue
其他数据传输机制:Future / Exchanger
事实不可变对象
发布以后的状态不会再改变状态的对象
对象的发布需求取决于可变性:
不可变对象可以任意的发布
事实不可变对象需要安全的发布
可变对象需要安全的发布,并且线程安全必须用某个锁保护起来
并发程序中使用共享对象的常用策略
线程封闭 --- 对象只有一个线程持有
只读共享 --- 可变对象/不可变对象的多线程读取
线程安全共享 --- 在线程安全内部实现同步
保护对象 --- 加锁