【并发编程特性】并发编程特性之五种特性的探讨

【并发编程特性】并发编程特性之五种特性的探讨

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前言

编写正确的程序很难,而编写正确的并发程序则难上加难。与串行程序相比,在并发程序中存在更多容易出错的地方。那么,为何我们还要使用并发程序?线程是Java语言中不可或缺的重要功能,它们能使复杂的异步代码变得简单,从而极大地简化了复杂系统的开发。

JMM内存图:

image.png

一、共享性

  1. 数据共享性是线程安全的主要原因之一。
  2. 如果所有的数据只是在线程内有效,那就不存在线程安全性问题,3. 这也是我们在编程的时候经常不需要考虑线程安全的主要原因之一。
  3. 在多线程编程中,数据共享是不可避免的。
  4. 最典型的场景是数据库中的数据,为了保证数据的一致性,我们通常需要共享同一个数据库中数据

二、互斥性

  1. 资源互斥是指同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。
  2. 我们通常允许多个线程同时对数据进行读操作,但同一时间内只允许一个线程对数据进行写操作。
  3. 所以我们通常将锁分为共享锁和排它锁,也叫做读锁和写锁。
  4. 如果资源不具有互斥性,即使是共享资源,我们也不需要担心线程安全。
  5. 对于不可变的数据共享,所有线程都只能对其进行读操作,所以不用考虑线程安全问题。
  6. 但是对共享数据的写操作,一般就需要保证互斥性

三、可见性

  1. 线程只能操作自己工作空间中的数据

  2. 每个工作线程都有自己的工作内存,所以当某个线程修改完某个变量之后,在其他的线程中,未必能观察到该变量已经被修改。

  3. 如何保证可见性?
    一、 使用 volatile 关键字
    1、 volatile关键字要求被修改之后的变量要求立即更新到主内存,每次使用前从主内存处进行读取。
    2、当修饰引用类型的时候, 只能保证引用本身的可见性, 不能保证内部字段的可见性
    二、 使用 synchronized加锁
    1、synchronization它会保证unlock之前必须先将变量重新刷入主内存当中。

从而达到多个线程确保从主内存当中拿到的数据一致

代码示例:

image.png

image.png

四、原子性

一、 原子性就是指对数据的操作是一个独立的、不可分割的整体。换句话说,就是一次操作,是一个连续不可中断的过程,数据不会执行的一半的时候被其他线程所修改。

二、 示例

  1. X = 5
    是一个写操作
    具有原子性

  2. Y = X
    不具有原子性
    先把数据X读取工作空间
    再把X值写给Y
    是一个读写操作, 不具有原子性

  3. i++
    不具有原子性
    读i到工作空间
    +1后写到给i
    刷新结果到内存

  4. a = a + 1
    不具有原子性
    读a到工作空间
    +1
    刷新结果到内存

三、如何保证原子性
1. Synchronized
2. JUC Lock加锁

被synchronized关键字或其他锁包裹起来的操作也可以认为是原子的。从一个线程观察另外一个线程的时候,看到的都是一个个原子性的操作