java并发编程学习（六）

1.原子性、Atomic包和CAS

在java中i++不是原子性操作，因此在多线程的情况下，会存在线程安全问题。下面是对i++线程安全的测试：

	static int i = 0;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1000);
		for(int j = 0; j < 1000; j ++){
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					try {
						latch.await();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					i++;
				}
			}).start();
			latch.countDown();
		}
		Thread.sleep(2000);
		System.out.println(i);
	}

得到的结果如下：

当然多次执行每次的结果都可能不一样，也有可能结果是1000，这是因为i++操作实际包含三个步骤：1.从内存中读取数据到寄存器，2.寄存器中自增，3.写入内存。与之类似，long类型的变量赋值也不是原子性操作，如long l = 1L；就不是原子性操作，因为在赋值的时候是先写入高32位在写入低32位，不过加上volatile就是原子性操作，因为volatile内部就进行了synchronized。

jdk中的Atomic包采用CAS算法保证了多线程情况下的更新操作的线程安全。CAS即Compare And Swap，是一种乐观锁的实现。也就是在更新的时候判断要更新的值与当前预期的值是否一致，一致就更新并返回true不一致就返回false。

Atomic包下有AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong等类，分别用来原子性更新boolean、int和long类型的数值。这些类的使用方法都基本相同。以AtomicInteger做演示：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyAtomic {
	static int i = 0;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
		atomicInteger.set(i);//给atomicInteger赋值
		System.out.println(atomicInteger.addAndGet(10));//加上10并返回当前的值
		System.out.println(atomicInteger.getAndAdd(10));//先获取当前值然后加10
		System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(8, 10));//比较8和当前值，如果一致就将当前值更新为10并返回true，否则不更新并返回false
		System.out.println(atomicInteger.intValue());//获取atomicInteger中保存的int值
	}
}

对于数组，有AtomicIntegerArray、AtomicBooleanArray、AtomicLongArray可以处理，对于引用类型有AtomicReference可以处理，具体用法都差不多，不一一介绍。

除了Atomic包之外，还可以

2.JMM（Java Memory  Model）、可见性和有序性

一个线程对共享变量的改变，另一个线程能够立刻看到，称之为可见性。在多核cpu时代，每颗cpu都有自己的缓存，线程对共享变量的操作其实是对cpu缓存的操作，cpu缓存不能立刻刷新到内存中，这就带来了可见性的问题。

在java中，编译器在编译过程中进行的优化可能会使指令重排序，这称之为有序性。比如在new一个对象的时候，正常是先分配一块内存，然后在内存上初始化对象，最后将内存地址赋值给变量，而编译器优化之后可能就会是先分配一块内存，然后将内存地址赋值给变量，最后在内存上初始化对象。

JMM（java 内存模型）允许我们通过一些方式按需的禁用cpu缓存和禁止指令重排序。这些方式包括synchronized，volatile，final和Happens-Before规则。

Happens-Before规则：

(1).程序次序规则：在一个线程内，按照程序代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。准确地说，应该是控制流顺序而不是程序代码顺序，因为要考虑分支、循环等结构。
(2).管程锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。这里必须强调的是同一个锁，而"后面"是指时间上的先后顺序。
(3).volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作，这里的"后面"同样是指时间上的先后顺序。
(4).线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个动作。
(5).线程终止规则：线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，我们可以通过Thread.join（）方法结束、Thread.isAlive（）的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
(6).线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中断发生。
(7).对象终结规则：一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生于它的finalize()方法的开始。

(8).Happens-Before的1个特性：传递性。这条规则是指如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，那么 A Happens-Before C。