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線程安全有哪些實現思路?

來源:千鋒教育
發布人:wjy
時間: 2022-09-14 15:52:55 1663141975

  1.互斥同步

  synchronized 和 ReentrantLock。

  2.非阻塞同步

  互斥同步最主要的問題就是線程阻塞和喚醒所帶來的性能問題,因此這種同步也稱為阻塞同步。

  互斥同步屬于一種悲觀的并發策略,總是認為只要不去做正確的同步措施,那就肯定會出現問題。無論共享數據是否真的會出現競爭,它都要進行加鎖(這里討論的是概念模型,實際上虛擬機會優化掉很大一部分不必要的加鎖)、用戶態核心態轉換、維護鎖計數器和檢查是否有被阻塞的線程需要喚醒等操作。

線程安全有哪些實現思路?

  CAS

  隨著硬件指令集的發展,我們可以使用基于沖突檢測的樂觀并發策略: 先進行操作,如果沒有其它線程爭用共享數據,那操作就成功了,否則采取補償措施(不斷地重試,直到成功為止)。這種樂觀的并發策略的許多實現都不需要將線程阻塞,因此這種同步操作稱為非阻塞同步。

  樂觀鎖需要操作和沖突檢測這兩個步驟具備原子性,這里就不能再使用互斥同步來保證了,只能靠硬件來完成。硬件支持的原子性操作最典型的是: 比較并交換(Compare-and-Swap,CAS)。CAS 指令需要有 3 個操作數,分別是內存地址 V、舊的預期值 A 和新值 B。當執行操作時,只有當 V 的值等于 A,才將 V 的值更新為 B。

  AtomicInteger

  J.U.C 包里面的整數原子類 AtomicInteger,其中的 compareAndSet() 和 getAndIncrement() 等方法都使用了 Unsafe 類的 CAS 操作。

  3.無同步方案

  要保證線程安全,并不是一定就要進行同步。如果一個方法本來就不涉及共享數據,那它自然就無須任何同步措施去保證正確性。

  棧封閉

  多個線程訪問同一個方法的局部變量時,不會出現線程安全問題,因為局部變量存儲在虛擬機棧中,屬于線程私有的。

  線程本地存儲(Thread Local Storage)

  如果一段代碼中所需要的數據必須與其他代碼共享,那就看看這些共享數據的代碼是否能保證在同一個線程中執行。如果能保證,我們就可以把共享數據的可見范圍限制在同一個線程之內,這樣,無須同步也能保證線程之間不出現數據爭用的問題。

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