Java线程安全与锁优化

线程安全

• 定义：当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，则是线程安全的。
• 实现方法：
  
  • 互斥同步（阻塞同步）：悲观性并发策略
    
    • 通过互斥的手段（临界区、信号量、互斥量）使得在多个线程并发访问共享数据时，保证共享数据在同一时刻只被一个线程使用。
    • 通俗讲就是通过线程阻塞和唤醒来保证同步
    • synchronized
  • 非阻塞同步：乐观性并发策略
    
    • 通俗讲，就是不管是否需要同步，先进行操作，如果没有其他线程争夺共享数据，则操作成功；如果有争夺，再采取措施补救。
  • 无同步方案：
    
    • 不涉及数据共享，自然不需要同步措施。
    • 可重入代码（纯代码）：可以在代码执行的任何时候中断它，去执行别的代码，之后再返回，都不会产生任何错误。

锁优化

• 自旋锁与自适应锁：
  
  • 自旋锁：通俗说，就是指需要请求锁的线程发现持有锁的线程很快就会释放锁，就直接进行一个忙循环（自旋）等待，而不进行线程的挂起和恢复（转入内核态）来浪费时间。
  • 自适应自旋锁：在自旋锁的基础上，添加了自适应。即对同一个锁对象，自旋等待刚刚成功获取锁，虚拟机就认为这次自旋也很可能再次成功，进而允许自旋等待相对更长的时间；而如果一个锁，自旋很少成功过，则将可能直接忽略自旋过程。
• 锁消除：对一些代码上要求同步，但检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。
• 锁粗化：通俗说，是指在一个大范围内，会发生多次加锁再解锁的操作，则直接将加锁范围扩展（粗化）到最外面。
• 轻量级锁：
  
  • 在无竞争的情况下，使用CAS操作消除同步使用的互斥量。
  • 传统的锁机制叫“重量级”锁。
• 偏向锁：偏向于第一个获得它的线程
  
  • 在无竞争的情况下，把整个同步都消除掉，连CAS操作都不做了。
  • 不适用于锁总是被多个不同的线程访问的情形。