線程安全

什麼叫線程安全

一個類是線程安全的是指多個線程同時訪問該類時，該類都表現出正確的行爲。

線程安全的因素：原子性，可見性。原子性是指一系列操做要麼不執行，要麼所有執行。破壞原子性的操做主要存在兩個地方：競態條件，複合操做。競態條件，是指某個操做的結果的正確性依賴於線程的執行順序。爲了保證原子性，必須採用加鎖機制。可見性，可見性是指一個線程修改某個變量時，其餘線程能看到變量的變化，若是沒有同步將沒法實現這一點。可見性沒有知足時會帶來失效數據（過期的數據或者錯誤的數據），可見性的保證經過加鎖和輕量的volatile變量來實現，volatile變量知足變量的寫操做必須在讀操做以前的happen_before順序，經過內存屏障實現。

前面講述的是如何保證一個對象內部域的線程安全性，一個對象被共享時如何保證它的線程安全呢？固然一個對象能不共享最好不共享了，能夠經過線程封閉的方法來實現，常見的TreadLocal。若是非共享不可，首先要保證該對象是安全發佈的，針對不變對象怎麼發佈都行，針對事實不變對象須要安全發佈,針對可變對象須要安全發佈，且必須有鎖保護起來。安全發佈一個對象能夠經過靜態初始化函數初始化一個引用，volatile變量聲明或者AtomicRefrence變量聲明，存放到線程安全容器中，將對象的引用保存到一個鎖保護的域中。提醒一點，安全的共享對象最基本的前提是該對象引用沒有逃逸。在實際編碼過程當中，設計一個線程安全類時可能有時候不須要考慮這麼多，能夠將線程安全性委託給現有的線程安全基礎模塊，好比同步容器類，併發容器類，阻塞隊列，或者經過使用同步工具類來實現一個線程安全類。

同步容器類：HashTable,Vector,Sychronizedxxx。這些類實現線程安全的方法，是對每一個狀態變量的訪問都進行加鎖，這種的實現方式的弊端是每次都只能有一個線程訪問該容器，其他線程將阻塞，且不保證複合操做（先判斷在檢查，迭代）的同步，必須得客戶端額外加鎖（加的鎖必須是該容器的對象鎖）。其中迭代器的是非線程安全的，當迭代過程又線程修改容器時迭代器將爆出ConcurrentModifyException。

併發容器：concurrentHashmap，copyOnWriteArrayList，BlockQueue。

同步工具類：CountdownLatch,semophere,FutureTask,CyclicBarrier。CountdownLatch提供兩個方法await，countDown，初始化時閉鎖維護一個計數器，運行時線程將阻塞在await方法上，直到閉鎖的計數器值爲0，其中閉鎖的計數器的狀態由countDown方法遞減，計數器的值不可重置。通俗的來說就是線程在等待一個事件的發生，當該事件發生時各個線程就各幹各的。semaphore提供兩個方法acquire(),release()方法，初始化時信號量維護一個計數器，運行時線程將阻塞在acquire方法上，直到信號量的值爲0，執行線程任務，release()信號量，它跟閉鎖的區別是技術器可重複使用。CycliBarrier的語意是線程將阻塞，直到全部的線程都到達柵欄位置，線程釋放，重置柵欄。CyclicBarrier只有一個await方法，線程將阻塞在該方法上直到全部的線程都到達柵欄，若其中一個線程阻塞在await方法上，可是阻塞超時或者阻塞中斷，柵欄將打破，並拋出異常。