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[Java教程]java并发编程实战


java并发编程实战-第2章-线程安全性

2. 线程安全性

2.1 什么是线程安全性

    线程安全类:当一个类被多个线程访问时,不管运行环境中如何调度,这些线程如何交替执行,并且在调用的代码部分不需要额为的同步或者协同。这个类为线程安全类

 

    Thread-safe classes encapsulate any needed synchronization so that clients need not provide their own.

2.1.1. Example: A Stateless Servlet

    Stateless objects are always thread-safe.

       

    

2.2 原子性

    在有状态的servlet中,对状态变量count在多线程条件下,++count 这个应为原子性操作

    The possibility of incorrect results in the presence of unlucky timing is so important in concurrent programming that it has a name: a race condition.

    

    

2.2.1 竞态条件

    如何产生:当某个正确的结果取决于多个线程的交替执行的时序时,就会发生竞态条件

    本质:通过基于一种可能失效的观察结果来做出判断或者执行某个计算

    最常见类型:先检测后执行(check-then-act) (星巴克AB会见朋友例子)

    

2.2.2 示例:延迟初始化的竞态条件

     LazyInitRace  如果应用在应用程序的注册表,可能丢失注册信息,或者对同一组注册对象表现不一致视图

     @NotThreadSafe

public class LazyInitRace {

   private ExpensiveObject instance = null;

 

   public ExpensiveObject getInstance() {

       if (instance == null)

           instance = new ExpensiveObject();

       return instance;

   }

}

 

     UnsafeSequence   如果应用在持久化的数据中,会产生不同的对象有相同的id,违反了标识的完整性约束

@NotThreadSafe

public class UnsafeSequence {

   private int value;

 

   /** Returns a unique value. */

   public int getNext() {

       return value++;

   }

}

 

 

2.2.3 复合操作

     像++count,这种“读取-修改-写入”的操作统称为复合操作,复合操作应该是原子性的。

     1、通过2.3的加锁机制

     2、使用现有线程安全类AtomicLong

       Listing 2.4. Servlet that Counts Requests Using AtomicLong.

@ThreadSafe

public class CountingFactorizer implements Servlet {

   private final AtomicLong count = new AtomicLong(0);

 

   public long getCount() { return count.get(); }

 

   public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {

       BigInteger i = extractFromRequest(req);

       BigInteger[] factors = factor(i);

       count.incrementAndGet();

       encodeIntoResponse(resp, factors);

   }

}

   

   

   Where practical, use existing thread-safe objects, like AtomicLong, to manage your class's state. It is simpler to reason about the possible states and state transitions for existing thread-safe objects than it is for arbitrary state variables, and this makes it easier to maintain and verify thread safety.

   实际中,尽可能使用现有的线程安全类来管理类的状态

   

 

2.3 加锁机制

    

    例子:UnsafeCachingFactorizer 

    To preserve state consistency, update related state variables in a single atomic operation

    为了保持状态的一致性,则需在一个原子操作中更新所有的相关的状态变量

    

2.3.1 内置锁

     java提供内置锁机制支持原子性:the synchronized block 

    these built-in locks are called intrinsic locks or monitor locks

    

2.3.2 重入

    某个线程可以获得已经持有的锁

     

2.4 用锁来保护状态

    对于所有可变的状态,都需要使用同一个锁来保护

    如果所有方法都同步,会造成活跃性问题和性能问题

2.5 活跃性和性能

     network or console I/O. 不要持有锁

     

3.对象的共享