如何做到java线程安全

[b]保证线程安全的三种方法:[/b]
不要跨线程访问共享变量
使共享变量是final类型的
将共享变量的操作加上同步
一开始就将类设计成线程安全的, 比在后期重新修复它,更容易.
编写多线程程序, 首先保证它是正确的, 其次再考虑性能.
无状态或只读对象永远是线程安全的.
不要将一个共享变量裸露在多线程环境下(无同步或不可变性保护)
多线程环境下的延迟加载需要同步的保护, 因为延迟加载会造成对象重复实例化


对于volatile声明的数值类型变量进行运算, 往往是不安全的(volatile只能保证可见性,不能保证原子性).详见volatile原理与技巧中, 脏数据问题讨论.
当一个线程请求获得它自己占有的锁时(同一把锁的嵌套使用), 我们称该锁为可重入锁.在jdk1.5并发包中, 提供了可重入锁的java实现-ReentrantLock.
每个共享变量,都应该由一个唯一确定的锁保护.创建与变量相同数目的ReentrantLock, 使他们负责每个变量的线程安全.
虽然缩小同步块的范围, 可以提升系统性能.但在保证原子性的情况下, 不可将原子操作分解成多个synchronized块.
在没有同步的情况下, 编译器与处理器运行时的指令执行顺序可能完全出乎意料.原因是, 编译器或处理器为了优化自身执行效率, 而对指令进行了的重排序(reordering).
当一个线程在没有同步的情况下读取变量, 它可能会得到一个过期值, 但是至少它可以看到那个线程在当时设定的一个真实数值. 而不是凭空而来的值. 这种安全保证, 称之为最低限的安全性(out-of-thin-air safety)
在开发并发应用程序时, 有时为了大幅度提高系统的吞吐量与性能, 会采用这种无保障的做法.但是针对, 数值的运算, 仍旧是被否决的.


volatile变量,只能保证可见性, 无法保证原子性.
某些耗时较长的网络操作或IO, 确保执行时, 不要占有锁.
发布(publish)对象, 指的是使它能够被当前范围之外的代码所使用.(引用传递)对象逸出(escape), 指的是一个对象在尚未准备好时将它发布.
原则: 为防止逸出, 对象必须要被完全构造完后, 才可以被发布(最好的解决方式是采用同步)


this关键字引用对象逸出


例子: 在构造函数中, 开启线程, 并将自身对象this传入线程, 造成引用传递.而此时, 构造函数尚未执行完, 就会发生对象逸出了.


必要时, 使用ThreadLocal变量确保线程封闭性(封闭线程往往是比较安全的, 但一定程度上会造成性能损耗)封闭对象的例子在实际使用过程中, 比较常见, 例如 hibernate openSessionInView机制, jdbc的connection机制.
单一不可变对象往往是线程安全的(复杂不可变对象需要保证其内部成员变量也是不可变的)良好的多线程编程习惯是: 将所有的域都声明为final, 除非它们是可变的
保证共享变量的发布是安全的a, 通过静态初始化器初始化对象(jls 12.4.2叙述, jvm会保证静态初始化变量是同步的) b, 将对象申明为volatile或使用AtomicReference c, 保证对象是不可变的d, 将引用或可变操作都由锁来保护
设计线程安全的类, 应该包括的基本要素: a, 确定哪些是可变共享变量b, 确定哪些是不可变的变量c, 指定一个管理并发访问对象状态的策略
将数据封装在对象内部, 并保证对数据的访问是原子的.建议采用volatile javabean模型或者构造同步的getter,setter.
线程限制性使构造线程安全的类变得更容易, 因为类的状态被限制后, 分析它的线程安全性时, 就不必检查完整的程序.
编写并发程序, 需要更全的注释, 更完整的文档说明.
在需要细分锁的分配时, 使用java监视器模式好于使用自身对象的监视器锁.前者的灵活性更好.
Object target = new Object();


// 这里使用外部对象来作为监视器, 而非this


synchronized(target) {


// TODO


}


针对java monitor pattern, 实际上ReentrantLock的实现更易于并发编程.功能上, 也更强大.


设计并发程序时, 在保证伸缩性与性能折中的前提下, 优先考虑将共享变量委托给线程安全的类.由它来控制全局的并发访问.
使用普通同步容器(Vector, Hashtable)的迭代器, 需要外部锁来保证其原子性.原因是, 普通同步容器产生的迭代器是非线程安全的.
在并发编程中, 需要容器支持的时候, 优先考虑使用jdk并发容器(ConcurrentHashMap, ConcurrentLinkedQueue, CopyOnWriteArrayList...).
ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList并发容器的迭代器,以及全范围的size(), isEmpty() 都表现出弱一致性.他们只能标示容器当时的一个数据状态. 无法完整响应容器之后的变化和修改.
使用有界队列, 在队列充满或为空时, 阻塞所有的读与写操作. (实现生产-消费的良好方案) BlockQueue下的实现有LinkedBlockingQueue与ArrayBlockingQueue, 前者为链表, 可变操作频繁优先考虑,后者为数组, 读取操作频繁优先考虑. PriorityBlockingQueue是一个按优先级顺序排列的阻塞队列, 它可以对所有置入的元素进行排序(实现Comparator接口)
当一个方法, 能抛出InterruptedException, 则意味着, 这个方法是一个可阻塞的方法, 如果它被中断, 将提前结束阻塞状态.当你调用一个阻塞方法, 也就意味着, 本身也称为了一个阻塞方法, 因为你必须等待阻塞方法返回.

如果阻塞方法抛出了中断异常, 我们需要做的是, 将其往上层抛, 除非当前已经是需要捕获异常的层次.如果当前方法, 不能抛出InterruptedException, 可以使用Thread.currentThread.interrupt()方法, 手动进行中断.

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