<java并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)>學(xué)習(xí)一

xiaoqibTn 發(fā)布于2019-08-16 17:06 / 2747人閱讀

摘要：無狀態(tài)的是線程安全的，當(dāng)無狀態(tài)變?yōu)橛袪顟B(tài)時(shí)就是不安全的破壞了線程的安全性，非原子性操作競(jìng)態(tài)條件在并發(fā)編程中，由于不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)序而出現(xiàn)的不正確結(jié)果是一種非常重要的情況，被稱之為競(jìng)態(tài)條件。重入意味著獲取鎖的操作的粒度是線程，而不是調(diào)用。

這本書的內(nèi)容是什么？

   本書提供了各種實(shí)用的設(shè)計(jì)規(guī)則，用于幫助開發(fā)人員創(chuàng)建安全的和高性能的并發(fā)類。

什么類是線程安全的？

    當(dāng)多個(gè)線程訪問某個(gè)類時(shí)，這個(gè)類始終都能表現(xiàn)出正確的行為，那么就稱這個(gè)類是線程安全的。

無狀態(tài)的sevlet是線程安全的，當(dāng)無狀態(tài)變?yōu)橛袪顟B(tài)時(shí)就是不安全的

@NotThreadSafe
public class UnsafeCountingFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    private long count = 0;

    public long getCount() {
        return count;
    }

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = factor(i);
        ++count;//破壞了線程的安全性 ，非原子性操作
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse res, BigInteger[] factors) {
    }

    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
        return new BigInteger("7");
    }

    BigInteger[] factor(BigInteger i) {
        // Doesn"t really factor
        return new BigInteger[] { i };
    }
}

競(jìng)態(tài)條件（Race Condition）

  在并發(fā)編程中，由于不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)序而出現(xiàn)的不正確結(jié)果是一種非常重要的情況，被稱之為競(jìng)態(tài)條件。 
  1）當(dāng)某個(gè)計(jì)算結(jié)果的正確性取決于多線程的交替執(zhí)行時(shí)序是，那么就會(huì)出現(xiàn)競(jìng)態(tài)條件。換句話說，那就是正確的結(jié)果取決于運(yùn)氣。
  2）競(jìng)態(tài)條件的本質(zhì)——基于可能失效的觀察結(jié)果來做出判斷或者執(zhí)行某個(gè)計(jì)算。
  這類競(jìng)態(tài)條件被稱之為“先檢查后執(zhí)行”。
  下面是一種常見情況，延遲初始化。
    @NotThreadSafe
    public class LazyInitRace {
        private ExpensiveObject instance = null;
    
        public ExpensiveObject getInstance() {
            if (instance == null)
                instance = new ExpensiveObject();
            return instance;
        }
    }
    class ExpensiveObject { }

復(fù)合操作

 UnsafeCountingFactorizer 和 LazyInitRace  都包含一組需要以原子方式執(zhí)行（或者說不可分割）的操作。

加鎖機(jī)制

類似AtomicLong的AtomicRreference來管理因數(shù)分解的數(shù)值及分解結(jié)果？ 

 // 這個(gè)方法不正確，盡管這些原子引用本身都是現(xiàn)成安全的，但是組合在一起就不是線程安全的了。 
 //存在lastNumber和lastFactors沒有同時(shí)更新的情況
 @NotThreadSafe
    public class UnsafeCachingFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
        private final AtomicReference lastNumber
                = new AtomicReference();
        private final AtomicReference lastFactors
                = new AtomicReference();
    
        public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
            BigInteger i = extractFromRequest(req);
            if (i.equals(lastNumber.get()))
                encodeIntoResponse(resp, lastFactors.get());
            else {
                BigInteger[] factors = factor(i);
                lastNumber.set(i);
                lastFactors.set(factors);
                encodeIntoResponse(resp, factors);
            }
        }
    
        void encodeIntoResponse(ServletResponse resp, BigInteger[] factors) {
        }
    
        BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
            return new BigInteger("7");
        }
    
        BigInteger[] factor(BigInteger i) {
            // Doesn"t really factor
            return new BigInteger[]{i};
        }
    }


要保持狀態(tài)一致性，就需要在單個(gè)原子操作中更新所有先關(guān)的狀態(tài)變量。

內(nèi)置鎖

每個(gè)java對(duì)象都可以用做一個(gè)實(shí)現(xiàn)同步的鎖，這些鎖被稱之為內(nèi)置鎖（Intrinsic lock）或監(jiān)視器鎖（Monitor Lock）。線程在進(jìn)入同步代碼塊（Synchronized Block）之前會(huì)自動(dòng)獲得鎖，并且在退出同步代碼塊時(shí)自動(dòng)釋放鎖，而無論是通過正產(chǎn)的控制路徑退出，還是通過從代碼塊中拋出異常退出。
獲得鎖的位移方法就是進(jìn)入由這個(gè)鎖保護(hù)的同步代碼快或者方法。

@ThreadSafe
public class SynchronizedFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    @GuardedBy("this") private BigInteger lastNumber;
    @GuardedBy("this") private BigInteger[] lastFactors;
    //同步方法 //并發(fā)性能太差，不推薦這么做
    public synchronized void service(ServletRequest req,
                                     ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        if (i.equals(lastNumber))
            encodeIntoResponse(resp, lastFactors);
        else {
            BigInteger[] factors = factor(i);
            lastNumber = i;
            lastFactors = factors;
            encodeIntoResponse(resp, factors);
        }
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse resp, BigInteger[] factors) {
    }

    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
        return new BigInteger("7");
    }

    BigInteger[] factor(BigInteger i) {
        // Doesn"t really factor
        return new BigInteger[] { i };
    }
}

重入

如果某個(gè)線程試圖獲得一個(gè)已經(jīng)由他自己持有的鎖，那么這個(gè)請(qǐng)求就會(huì)成功。
“重入”意味著獲取鎖的操作的粒度是“線程”，而不是“調(diào)用”。

用鎖來保護(hù)狀態(tài)

注意兩點(diǎn)：

1 通常，在簡(jiǎn)單性與性能之間存在著某種互相制約因素。當(dāng)實(shí)現(xiàn)某個(gè)同步策略時(shí)，一定不要盲目地為了性能而犧牲簡(jiǎn)單性。
2 當(dāng)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)的計(jì)算或者可能無法快速完成的操作時(shí)（例如，網(wǎng)絡(luò)I/O操作或者控制臺(tái)I/O），一定不要持有鎖。