Java多线程与并发02: Synchronized

多线程存在的问题

 

使用多线程可以提高效率，但是会带来其他问题，例如数据共享时出现的混乱问题。

都有哪些问题呢？

1. 竞争条件

a. 我们考虑这样的代码（check + act）

当我们在单线程程序中运行时，没有任何问题。

a和b都是局部变量的时候，也都没有问题。（因为每个线程都会保存一份副本）

我们考虑这样的情形，a和b是成员变量或者静态成员变量，两个线程都来执行这段代码。

假设，线程1执行完判断语句，即将执行赋值语句，好了时间片结束了。这个时候，另一个线程把a的值给改了，当线程1恢复以后，可能不是5了。

b. 还有可能是(read + modify + write)

假设两个线程同时执行这段代码。

线程1 读取初始值1，然后时间片结束。

线程2 读取初值1，自增，然后存储为2，返回1.

线程1 恢复，自增，然后存储2，返回1.

相当于把线程2的操作给抹掉了。

 

2. 数据竞争。

我们来看一段初始化的代码

这里对parser进行了验证，如果为空，进行初始化。

当线程1读取为null，他来初始化，完成初始化后，线程2就获取到非空的数据，但是由于没有进行控制，线程1和线程2的写入和读取先后顺序没法保证，很有可能，线程1尚未完成初始化，线程2就读取完了，这样会导致parser初始化两次。

 

3. 缓存变量

 

jvm为了性能，对成员变量在各线程存副本，所以，对成员变量操作，很可能其他线程看不到。

这里线程t计算的result，很有可能主线程获取不到，因为result是一个静态成员变量，主线程中存有副本。

 

使用同步代码

 

使用synchronize锁定实例方法：

使用“this”

锁定静态方法：

使用ID.class

同步代码段：

 

Synchronize解决的问题

 

解决的两方面问题：互斥和可见性。

 

Volatile

 

volatile解决的是可见性的问题，只解决可见性。

考虑下面的代码：

代码试图通过stopped标志控制线程的while循环，进而停止线程。但是结果不然。

这里涉及到变量缓存的问题，外部主线程更改的stopped状态，thd线程里没有觉察，因为里面还是stopped。

先来看一个错误的写法：

这里使用synchronize实现了同步，但是使用synchronize锁住了一个while循环！

我们使用synchronize是为了解决可见性的问题，也就是说，同步代码更新stopped的状态，但是，线程是先启动的，先获取了锁，然后一直在死循环里，为什么说是死循环？因为锁一致在，stopped始终是false，另一块stopThread方法获取不到锁，改不了stopped的状态。

为了给外部一个改变状态的机会，我们设置一个局部变量，先获取成员变量的副本，再执行打印：

嗯，这次解决了问题，但是，真的需要这样嘛？两个线程并没有并发的写入成员变量，而且，现在是一个线程写，一个线程读，所以同步代码是不必要的。

我们使用volatile来实现：

使用volatile标记的成员变量，各个线程不再保存副本，而是直接读写主内存。

所以调用起来没有问题，可以正常停止。

 

final和volatile无法共存的问题

 

使用final标记的不能使用volatile标记。

因为final字段已经保证了可见性，因为它是immunable的，所以无需使用volatile标记。

这个Planets类在构造器初始化Set以后，就不再允许修改内容了，也就是说planets已经属于不可影响的类了。

 

什么是immunable类

 

1. 不允许外界修改状态，也就是成员变量、类变量不允许set。

2. 所有的字段都是final

3. 实例的引用不会在构造器中转移。

下面的实例就导致了引用转移：