# 多线程编程

**Repository Path**: guozhuangzhuang1/Thread

## Basic Information

- **Project Name**: 多线程编程
- **Description**: 内含面试常见的多线程手写题和多线程编程学习过程中的学习记录
- **Primary Language**: Java
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2022-02-16
- **Last Updated**: 2023-11-16

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: 多线程

## README

# 线程安全与优化

为了更深入理解线程安全，我们可以按照线程安全的“安全程度”来理解

## 不可变

只要一个不可变的对象被正确的构建出来，那么永远都不会看到它在多个线程中处于不安全的状态

Java语言中，如果线程共享的是一个基本数据类型，那么用final修饰就好；如果为一个对象，那就用final修饰里面带有状态的变量



## 绝对线程安全

Vertor不是绝对线程安全的，即使其内的方法都用syn修饰，也不意味着调用它的时候就永远不需同步手段了

![1651755172819](src/images/img.png)

## 相对线程安全

就是我们通常来说的线程安全，需保证这个对象的单词操作是线程安全的，不需进行额外的保障措施，但是对于一些特定顺序的连续调用，就可能需要调用额外的同步措施来保证线程安全

大部分声称线程安全的类都属于此类

如：Vector，HashTable，Collections的synchronizedCollection()方法包装的集合等



## 线程兼容

对象本身不是线程安全的，但是我们可以通过某些手段来保证调用时的线程安全

Java API中大部分类都是线程兼容的，如ArrayList，HashMap等等



## 线程对立

不管调用端采用了什么措施都无法在多线程环境中并发使用代码，这种情况在Java中出现比较少

比如Thread类的suppend和resume方法，一个尝试中断一个尝试恢复，就有可能产生死锁
## 实现线程安全的方法

### 互斥同步（阻塞同步）

实现方式：临界区，互斥量，信号量

例如synchronize关键字

因为java的线程是映射到操作系统的原生内核线程之上的，所以涉及到用户态和内核态的切换

![](src/images/2.png)

又比如Lock接口的实现类ReentrantLock，和synchronize不同的是：等待的线程可中断等待去执行其他的事情；可实现公平锁，根据线程申请锁的时间顺序来获取锁；锁可绑定多个条件，多个Condition对象

在synchronize没有进行优化之前，ReentrantLock确实性能比较好，但是在优化之后，性能已经不再成为衡量两者优缺点的要素。

### 非阻塞同步

属于乐观的冲突检测策略

先进行操作，之后再进行共享数据的争用检测，采取补偿措施

常用的补偿措施就是不断重试，直到没有出现竞争为止，不需进行用户态和内核态的切换了

那么这种实现线程安全的措施是伴随着**硬件指令集**的发展而衍生出来的。

因为这个过程中**操作**和**冲突检测**这两个操作需具备原子性，通过处理器指令就可完成



比如常用的指令有CAS：有三个操作数分别是：1.变量的内存地址也就是当前变量的值-----》V；2.预期的旧值---------》A；准备设置的新值-----------》B。

通过判断V和A是否相等来检测是否出现了冲突，来决定是否更新。

ABA问题：解决方案为提供一个带有标记的原子引用类，通过控制变量值的版本来解决问题。但是这样的话还不如改为传统的阻塞同步方式。



## 无同步方案

可重入代码，不依赖全局变量，堆上的数据，和公用的资源

#锁的升级过程
![](src/images/3.png)