執行緒安全&Java記憶體模型-有解無憂

Java記憶體模型

Java記憶體模型(JMM)主要目標是定義多執行緒的情況下執行緒訪問變數的規則，

JMM規定執行緒之間的共享變數存盤在主記憶體中，每個執行緒都有一個本地記憶體（作業記憶體），本地記憶體存盤了共享變數的副本，

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什么是執行緒安全問題？

當多個執行緒同時共享同一個全域變數做寫的操作時候，可能會受到其他執行緒的干擾，導致資料臟讀，（資料一致性問題）
如何解決執行緒安全問題？

核心思想：在同一時刻，只能有一個執行緒執行，

通過加鎖使執行緒更加安全，也使程式的執行效率更低，
衡量執行緒安全的3個要素：
- 原子性：一個操作或者多個操作要么全部執行，要么都不執行
- 可見性：多個執行緒訪問同一變數，一個執行緒修改了變數的值，其他執行緒可以立即看到修改的值
- 有序性：程式按照代碼的順序先后執行（與指令重排有關）

volatile是一種輕量級的同步機制，可以保證可見性【及時將修改的變數重繪到主記憶體中】，但不能保證原子性，并且禁止重排序，

volatile在多執行緒下的適用場景：一寫多讀

volatile如何保證記憶體可見性？

當一個執行緒對volatile修飾的變數進行寫操作時，該執行緒中的本地記憶體的變數會被立刻重繪到主記憶體中，

當一個執行緒對volatile修飾的變數進行讀操作時，該執行緒直接讀取主記憶體的變數，

volatile能否保證執行緒安全？

不能，保證執行緒安全需要同時具備原子性，可見性和有序性，而volatile只能保證可見性和有序性，無法保證原子性，

核心思想：在多執行緒執行同一個方法時，只有獲取到鎖，才能進入方法里面執行

使用方式：

輕量級鎖：手動上鎖解鎖，擴展性強，代表：Lock

重量級鎖：自動上鎖解鎖，封裝程度高，代表：Synchronized

可重入鎖（遞回鎖）：當一個執行緒已經獲取到鎖后，再次請求該鎖，就可直接獲取，（鎖的傳遞，鎖的嵌套）代表：Synchronized，Lock

鎖的可重入性避免了大部分死鎖情況的產生

不可重入鎖：不具備傳遞性

ReentrantReadWriteLock

相對Synchronized效率更高，但在多執行緒情況下，只支持讀讀共存，不支持讀寫，寫寫，

為什么樂觀鎖適合多讀場景？

樂觀鎖是一種更新前的檢查機制，相對于悲觀鎖來說在多讀場景下可以減少鎖的性能開銷，對于多寫場景，樂觀鎖會一直進入已修改，重新讀取，再次提交的回圈，反而帶來更多的資源消耗，

【總的來說，樂觀鎖回滾重試，悲觀鎖阻塞事務】

原子類：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference可保證執行緒安全，底層使用CAS無鎖機制

CAS：Compare and Swap，比較再交換，屬于樂觀鎖的一種

CAS原理

CAS包含3個引數，CAS（V，E，N），V：主記憶體的變數值，E：本地記憶體修改前的值，N：本地記憶體修改后的值

比較主記憶體的值和本地記憶體修改前的值是否一致，若一致，將修改后的值重繪到主記憶體，若不一致，當前執行緒放棄更新，將主記憶體資料重繪到本地記憶體，再次重試，
優點：非阻塞，不會發生死鎖情況，效率更高
缺點：ABA問題（可以通過加入版本號來區分變數是否被修改）

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標籤：Java