线程安全--原子性理解

考虑线程安全,肯定是在多个线程并发执行的时候才会考虑线程安全,单线程的情况下是没有线程安全问题的。线程安全的一些概念:

举个例子
public class Test {
    public int i = 0;
    public void incr(){
        i++;
    }
}

多个线程访问了相同的资源,向这些资源做了写操作时,对执行顺序有要求。

临界区:incr方法内部就是临界区,关键部分代码的多线程并发执行访问,会对执行结果产生影响。也就是产生线程不安全问题的代码块。

竞态条件:可能发生在临界区内的特殊条件。多线程执行incr方法中的i++关键代码时,产生了竞态条件。也就是产生线程不安全问题的条件。

只有当多个线程更新共享资源时,才会发生竞态条件。

栈封闭时,不会在线程之间共享变量,都是线程安全的。

局部对象引用本身不共享,但是引用的对象存储在共享堆中。如果方法内创建的对象,只是在方法中传递,并且不对其他线程可用,那么也是线程安全的。

创建不可变的共享对象来保证对象在线程间共享时不会被修改,从而实现线程安全。

原子操作可以是一个步骤,也可以是多个步骤,但是其顺序不可以被打乱,也不可以被切割而只执行其中的一部分(不可中断性)。

将整个操作视作一个整体,资源在该次操作中保持一致性,这是原子性的核心特征。

存在竞态条件,线程不安全,需要转变为原子操作才能安全。方式:循环CAS,锁。

CAS : compare and swap 比较和替换。属于硬件同步原语,处理器提供了基本内存操作的原子性保证。

CAS操作需要输入两个数值,一个旧值A(期望操作前的值)和一个新值B,在操作期间先比较下旧值有没有发生变化,如果没有发生变化,才交换成新值,发生了变化则不交换。JAVA中的sun.misc.Unsafe类,提供了compareAndSwapInt()和compareAndSwapLong()等方法实现CAS.

CAS产生的问题:

1.循环+CAS,自旋的实现让所有的线程都处于高频运行,争抢CPU执行时间状态。如果操作长时间不成功,会带来很大的CPU资源消耗。

2.仅针对单个变量的操作,不能用于多个变量实现原子操作。

3.ABA问题。(无法体现数据的变动)。

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