java多線程併發之原子操做/CAS以及原子類atomic

時間 2019-12-05

標籤 java 多線程併發原子 cas 以及子類 atomic 欄目 Java 简体版

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volatile

介紹

可見性問題

讓一個線程對共享變量的修改，可以及時的被其餘線程看到。
根據JMM中規定的happen before和同步原則:
- 對某個 volatile字段的寫操做happens-before每一個後續對該volatile字段的讀操做。
- 對volatile變量v的寫入，與全部其餘線程後續對v的讀同步

要避免可見性問題，volatile 須要具備哪些功能

禁止緩存;
volatile變量的訪問控制符會加個ACC _VOLATILE
docs.oracle.com/javase/spec…
對volatile變量相關的指令不作重排序;

線程安全

臨界區和競態條件

競態條件：臨界區內，引起線程安全問題的代碼。
臨界區：多線程狀況下，會發生線程安全問題的區域。

共享資源

若是一段代碼是線程安全的，則它不包含競態條件。只有當多個線程更新共享資源時，纔會發生競態條件。

棧封閉時，不會在線程之間共享的變量，都是線程安全的。

局部對象引用自己不共享，可是引用的對象存儲在共享堆中。若是方法內建立的對象，只是在方法中傳遞，而且不對其餘線程可用，那麼也是線程安全的。

public void someMethod(){
    Localobject localobject = new Localobject();
    localobject.callMethod();
    method2(localobject);
}
public void method2(Localobject localobject{ localobject.setValue("value");
}
複製代碼

不可變對象
html

建立不可變的共享對象來保證對象在線程間共享時不會被修改,從而實現線程安全。實例被建立，value變量就不能再被修改，這就是不可變性。java

public class Demo{
    private int value = O;
    public Demo(int value){
    	this.value = value;
    }
    public int getValue(){
    	return this.value;
    }
}
複製代碼

原子操做

本質：數據的一致性緩存

原子性的定義

原子操做影響到的變量，在一塊兒原子操做中，保持一致性（不能發生變更或者說不能被修改）。

CAS機制

接近於直接性的內存操做

利用 Unsafe 實現原子性

取 unsafe.getIntVolatile

改

寫

static{
    try{
        //反射技術拿到對象
        Field theUnsafe = Unsafe.class. getDeclaredField( name: "theUnsafe");
        theUnsafe.setAccessible(true);
        unsafe = (Unsafe)theUnsafe.get(null):
        //利用unsafe,經過屬性的偏離量(定位到內存中對象內具體的屬性的內存地址)
        iOffset = unsafe.objectFieldPffset(LockDemo1.class.getDeclaredField(name: "i")) :
    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
	}
}
//優化
public void add(){
    int current; 
    //i++;
    current = unsafe.getIntVolatile( o: this, iOffset);
    unsafe.compareAndSwapInt( o: this.iOffset, current, i1: current + 1):
    // CAS命令
}
複製代碼

getIntVolatile 注意這個 volatile，禁止了指令重排以及緩存
全都是 native 修飾的本地方法
- native 非java方法，使用 C 實現的。
unsafe 是根據變量相對於當前對象的偏移量，去獲取到當前變量在內存中位置的
缺點：高併發的狀況下，會不斷重試，形成資源損耗。

使用 Atomic 實現原子性

原理：自旋鎖安全

// volatile int i = 0;
AtomicInteger i = new AtomicInteger(initialValue: 0) ;
public void add() {
    i.incrementAndGet():// i++
}
複製代碼

使用 LongAdder 實現原子性

since：JDK 1.8+服務器

大數據處理思路 >>> 分而治之
每個線程都有一個獨享的累加器，在須要求和的時候，再取出來相加。避免了重試（Atomic）或者競爭（sync）。
適合高寫，低讀的場景

CAS 存在的幾個問題

ABA問題

What
- 本該失敗的操做確成功了，致使沒辦法體現出數據的變化。
Why
- 線程1 和線程2 同時發起了對於變量 i 的 CAS請求。正確狀況下，應該某一線程會失敗（這裏假設線程2 會失敗）
- 但在線程1 成功執行後，線程3 先於線程2 執行了。將 i 改回了線程2
- 線程2 認爲，i 的值仍是爲 1 ，是我要找到，因此又把 i 的值變成了 2
How
- 不要將數據定義爲簡單的基本數據類型