Java併發之原子性、有序性、可見性

時間 2019-11-06

標籤 java 併發原子有序可見欄目 Java 简体版

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原子性

原子性指的是一個或者多個操做在 CPU 執行的過程當中不被中斷的特性java

線程切換 帶來的原子性問題緩存

Java 併發程序都是基於多線程的，操做系統爲了充分利用CPU的資源，將CPU分紅若干個時間片，在多線程環境下，線程會被操做系統調度進行任務切換。性能優化

爲了直觀的瞭解什麼是原子性，咱們看下下面哪些操做是原子性操做多線程

int count = 0; //1
count++;       //2
int a = count; //3
複製代碼

上面展現語句中，除了語句1是原子操做，其它兩個語句都不是原子性操做，下面咱們來分析一下語句2併發

其實語句2在執行的時候，包含三個指令操做性能

指令 1：首先，須要把變量 count 從內存加載到 CPU的寄存器
指令 2：以後，在寄存器中執行 +1 操做；
指令 3：最後，將結果寫入內存

對於上面的三條指令來講，若是線程 A 在指令 1 執行完後作線程切換，線程 A 和線程 B 按照下圖的序列執行，那麼咱們會發現兩個線程都執行了 count+=1 的操做，可是獲得的結果不是咱們指望的 2，而是 1。優化

操做系統作任務切換，能夠發生在任何一條CPU 指令執行完spa

有序性

有序性指的是程序按照代碼的前後順序執行操作系統

**編譯優化 **帶來的有序性問題線程

爲了性能優化，編譯器和處理器會進行指令重排序，有時候會改變程序中語句的前後順序，好比程序：

a = 5;     //1
b = 20;    //2
c = a + b; //3
複製代碼

編譯器優化後可能變成

b = 20;    //1
a = 5;     //2
c = a + b; //3
複製代碼

在這個例子中，編譯器調整了語句的順序，可是不影響程序的最終結果

synchronized（具備有序性、原子性、可見性）表示鎖在同一時刻只能由一個線程進行獲取，當鎖被佔用後，其餘線程只能等待。

在單例模式的實現上有一種雙重檢驗鎖定的方式（Double-checked Locking）

public class Singleton {
  static Singleton instance;
  static Singleton getInstance(){
    if (instance == null) {
      synchronized(Singleton.class) {
        if (instance == null)
          instance = new Singleton();
        }
    }
    return instance;
  }
}
複製代碼

咱們先看 instance = new Singleton() 的未被編譯器優化的操做

指令 1：分配一塊內存 M；
指令 2：在內存 M 上初始化 Singleton 對象；
指令 3：而後 M 的地址賦值給 instance 變量。

編譯器優化後的操做指令

指令 1：分配一塊內存 M；
指令 2：將 M 的地址賦值給 instance 變量；
指令 3：而後在內存 M 上初始化 Singleton 對象。

如今有A，B兩個線程，咱們假設線程A先執行getInstance()方法，當執行編譯器優化後的操做指令2時（此時候未完成對象的初始化），這時候發生了線程切換，那麼線程B進入，恰好執行到第一次判斷 instance==null會發現instance不等於null了，因此直接返回instance，而此時的 instance 是沒有初始化過的。

現行的比較通用的作法就是採用靜態內部類的方式來實現

public class SingletonDemo {
    private SingletonDemo() {
    }
    private static class SingletonDemoHandler{
        private static SingletonDemo instance = new SingletonDemo();
    }
    public static SingletonDemo getInstance() {
        return SingletonDemoHandler.instance;
    }
}
複製代碼