关于线程安全的涉及到概念以及分类

本文摘选自深入理解Java虚拟机。

方法一：互斥同步（Matual Exclusion & Synchronization）

互斥同步属于一种悲观的并发策略，总是认为只要不去做正确的同步措施，就肯定会出现问题。无论共享数据是否出现竞争，它都要进行加锁。故称互斥同步的锁为悲观锁

①使用synchronized关键字。synchronized同步代码块对同一个线程来说是可重入的，不会出现自己吧把自己锁死的问题。

②使用ReentrantLock重入锁来实现同步。ReentrantLock与synchronized很相似。都是对同一个线程可重入。不过ReentrantLock增加了一些高级的功能：等待可中断，可实现公平锁。锁可以绑定多个条件。

等待可中断是指：当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待。改为处理其他事情，可中断特性对处理执行时间非常长的同步块很有帮助。

公平锁：多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。而非公平锁不保证这一点：在锁被释放的时候，任何一个等待锁的线程都有机会获得锁（通过竞争获得锁）。synchronized中的锁是非公平锁，ReentrantLock默认情况下也是非公平锁，但是可以通过带布尔值的构造函数来构造公平锁。

锁绑定多个条件是指一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象。在synchronized中，隐含着绑定一个对象，如果要是有多个对象关联的时候，就要多加一个额外的锁。ReentrantLock则不需要这样做，只需要多次调用newCondition()方法即可。

方法二：非阻塞同步(又称乐观锁)

互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题，因此这种同步也称为阻塞同步（Blocking Synchronization）。所以就有了一种不需把线程挂起的同步操作称之为非阻塞同步（Non-Blocking Synchronization）：一种基于冲突检测的乐观并发策略，通俗了说，就是先进行操作，如果没有其他线程争用共享数据，那操作就成功了；如果共享数据有争用，产生了冲突，那就采用其他的补偿措施（最常见的的就是不断重试，直到成功为止）。在Java中常见的就是Compare-and Swap（CAS）指令。CAS指令有三个操作数，分别是内存位置的值（用V表示），旧的预期值A，新值B，CAS指令执行的时候，当且仅当V符合旧预期值A时，处理器用新值B更新V的值，否则 就不执行更新，无论是否更新V的值，都会返回V的旧值。

        CAS指令这个执行过程是个原子操作。其他的原子操作还有指令：测试并设置（Test- And-Set）、获取并增加（Fetch-And-Increment）、交换（Swap）、加载链接/条件存储（Load-Linked/Store-Conditional）。

方法三：无同步方案

如果一个方法本来就不涉及共享数据，那它自然就不需要任何同步措施去保证正确性，因此会有一些代码天生就是线程安全的。

一类：可重入代码（Reentrant Code）：这种代码叫做纯代码，可以在代码执行的任何时刻去中断它，转而去执行另一段代码，而在控制权返回后，原来的程序不会出现任何错误。判断是否可重入性的原则：如果一个方法，他的返回结果是可以预测的，只要输入了相同的数据，就能返回相同的结果，那它就满足可重入性的要求。

二类：线程本地存储（Thread Local Storage）：如果一段代码中所需要的数据必须与其他代码共享数据。如果能保证这些共享数据的代码在同一个线程中执行，那么这些共享数据的可见范围在同一个线程之内。这样不需要同步也能保证线程之间不出现数据争用的问题。在Java中，通过java.lang.ThreadLocal 类来实现线程本地存储的功能。