JAVA-并发技巧清单

如何尽量保证线程安全

  • 可变状态是至关重要的。
    所有并发访问都可以归结为如何协调对并发状态的访问,可变状态越少,越容易确保线程安全性。
  • 尽量将域声明为final类型,除非需要它们是可变的。
  • 不可变对象一定是线程安全的。
  • 封装有助于管理复杂性。 在编写线程安全的程序时,虽然可以将所有数据都保存在全局变量,但为什么要这样做? 将数据封装在对象中,更易于维护不变性条件:将同步机制封装在对象中,更易于遵循同步策略。
  • 用锁保护每个可变变量。
  • 当保护同一个不变性条件中的所有变量时,要使用同一个锁。
  • 在执行复合操作期间,要持有锁。
  • 如果从多个线程中访问同一个可变变量时没有同步机制,那么程序会可能出问题。
  • 不要故作聪明地推断不需要使用同步。
  • 在设计过程中考虑线程安全,或者在文档中明确地指出塔不是线程安全的。
  • 将同步策略文档化。
  • 使用ThreadLocal保存状态变量

避免死锁

1.对于资源的加锁时间必须足够短,也就是必要时进行锁
2.访问资源过程中的锁需要按照一致的顺序进行获取,否则需要提升出一个更大的锁来确保资源的获取
3.尽量通过封装的形式,避免将锁暴露给外部,从而造成不必要的资源死锁
4.多数情况下,死锁是由于获取锁的顺序错误锁导致的。
5.避免一个线程同时获取多个锁。
6.避免一个线程在锁内同时占用多个资源,尽量保持一个锁只占用一个资源。
7.尝试使用定时锁,使用lock.tryLock(timeout)来替代使用内部锁机制。 8.

原子性

原子(atom)本意是“不能被进一步分割的最小粒子”,而原子操作(atomic operation)意为”不可被中断的一个或一系列操作” 。 在多处理器上实现原子操作就变得有点复杂。

对象类型

  • 对象地址原子读写,线程安全。
  • 并发读不可变状态,线程安全。
  • 并发读写可变状态,非线程安全。

基本类型

  • int,char数值读写,线程安全。
  • long,double高低位,非线程安全。
  • i++ 等组合操作,非线程安全。

可见性

final

  • 初始化final字段确保可见性

volatile

  • 读写volatile字段确保可见性

synchronized

  • 同步块内读写字段确保可见性

happen before

  • 遵守happen before次序可见性

可排序性

Happen Before法则

  • 程序次序法则 如果A一定在B之前发生,happen before
  • 监视器法则 对一个监视器的解锁一定发生在后续对同一个监视器加锁之前
  • Volatile变量法则 写volatile变量一定发生在后续对它读之前
  • 线程启动法则 Thread.start一定发生在线程中的动作之前
  • 线程终结法则 线程中的任何动作一定发生在以下操作的动作之前。
  • 中断法则 一个线程调用另一个线程的interrupt一定发生在另一线程发现中断之前
  • 终结法则 一个对象的构造函数结束一定发生在对象的finalizer之前
  • 传递性 A发生在B之前,B发生在C之前,A一定发生在C之前

如果多个线程访问同一个可变的状态变量时,没有使用合适的同步,那么程序就会出现错误。有三种方式可以修复这个问题:

  1. 不在线程之间共享该状态变量
  2. 将状态变量修改为不可变的变量
  3. 在访问状态变量时使用同步

什么是线程安全性

在线程安全性的定义中,最核心的概念就是正确性。 当多个线程访问某个类时,不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行,并且在主调用代码中不需要任何额外的同步或协同,这个类都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全的。

在线程安全类中封装了必要的同步机制,因此客户端无需进一步采取同步措施。

无状态对象一定是线程安全的。

熟练使用线程安全类

要保持状态的一致性,就需要在单个原子操作中更新所有相关的状态变量。

并非所有的数据都需要锁的保护,只有被多个线程同时访问的可变数据才需要通过锁来保护。

对非原子的64位操作,如long,double类型的变量,在多线程下存在这样的共享变量时,请把变量定义成volatile

加锁机制既可以确保可见性又可以确保原子性 ,volatile变量只可以确保可见性。

当访问共享的可变数据时,通常需要同步,一种避免使用同步方式就是不共享数据。

满足不可变对象的条件:

  • 对象创建以后其状态不能修改
  • 对象的所有域都是final类型
  • 对象是正确创建的(在对象创建的期间,this引用没有逸出)

final域能确保初始化过程中的安全性

不变模式

在并行程序开发过程中,同步操作似乎是必不可少的。当多线程对同一个对象进行读写操作时,为了保证数据对象对一致性 和正确性,有必要对对象使用同步。故而同步操作对性能有相当对消耗。为了尽可能的去除这些同步操作,提高并行程序的 性能,可以使用一种不可变的对象,依靠对象的不变性,可以确保其在没有使用同步操作的多线程环境下依然始终保持 内部状态的一致性和正确性。

不变模式天生就是多线程友好的,它的核心思想是,一个对象一旦被创建,则它的内部状态将永远不会发生改变。所以,没有 一个线程可以修改其内部状态和数据。

不变模式使用场景介绍

  • 当对象被创建后,其内部状态和数据不再发生任何变化
  • 对象需要被共享、被多线程频繁访问

JAVA的并发控制方式

  • 内部锁
  • 重入锁
  • 读写锁
  • ThreadLocal变量
  • 信号量