线程安全的实现方法

了解一下什么是线程安全？

    通俗的讲：就是多个线程共享一个变量，多个线程能够安全的操作这个变量。

1.互斥同步方法

     顾名思义：多个线程操作变量时候，一次只能被一个线程操作，也就所说的互斥，

在深层次就是所说：临界区，互斥量，信号量

    在JAVA中最重要的体现在synchronized和Lock上面(可以参照另一篇文章)，它们通过锁定和释放锁达到对共享变量的互斥操作

    互斥同步的问题：Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上，如果想要堵塞或者唤醒一个线程，都需要操作系统帮助完成，也就是从用户态转换到和核心态，状态转换需要耗费很多处理器的时间(有时候比同步代码执行的时间更长)---所以出现synchronized的优化，非堵塞同步

2.非堵塞同步

    为什么引出这个概念？

    主要是因为互斥同步最主要的问题：线程的阻塞和唤醒带来的性能问题，互斥同步属于一种悲观锁的概念。

    非堵塞同步就是一种乐观锁的概念。这里有新的选择：基于冲突检测的乐观并发策略，简单的说就是先进行操作，如果没有其他的线程争用共享数据，那操作就成功，如果有争用，采用其他的补偿策略(最常见的补偿策略就是不断的重试，知道成功，参考CAS的操作，看如下的代码)

    乐观并发锁的策略需要--硬件指令集的维持，因为我们需要操作和冲突检测两个步骤具备原子性，不能依赖互斥，如果依赖互斥就回到了互斥同步了，只能依靠硬件来完成。

    重点讲一下：CAS指令(Compare-and-Swap)，CAS指令有三个操作数，V--变量的内存地址，A--旧址，B--新值，CAS指令执行时，比较A是否和V值相等，如果相等用B的值更新V，但是不论是否更新了V的值，都会返回V的旧值，上述的处理过程是个原子操作。

    CAS操作有一个问题，就是A等于V变量的值，不能说明V的值就没有变过，引发ABA的问题，一般的处理就是加入版本号如A1 B1 A2,等到操作时候，发现此时A2不是A1,会一直循环等待。

    JDK1.5之后，才引入了CAS操作，该操作由sun.misc.Unsafe里的compareAndSwap()和compareAndSwapLong()等几个方法包提供，虚拟机的内部对这些方法做了特殊的处理，即时编译出来的结果就是一条平台相关的处理器CAS指令

    Unsafe类不是提供给用户调用的类(只有Bootstrap ClassLoader加载Class才能访问它)，不采用反射的话，只能通过其他的API访问它，其中compareAndSet()，就是使用了Unsafe类的CAS操作

    以下AtomicInteger类的incrementAndGet()的代码展现操作和冲突检测

            public final int incrementAndGet(){

                       for(;;){

                            int current = get();

                            int next  = current + 1;

                            if(compareAntSet(current,next))

                                return next;

               }

            }

    3.无同步方案(重点讨论线程的本地存储ThreadLocal)

    如果一段代码所需要的数据必须和其他的代码共享，就看这段代码能否保证在同一个线程中执行，如果能，我们就可以把共享数据的可见范围限制在同一个线程中，无需同步也可以保证不出现数据竞争的情况，

维持线程封闭性，使用ThreadLocal,这个类能使线程中的某个值和保存的值关联起来，ThreadLocal提供get(),set()等方法，为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本，get()总是返回当前线程在调用set()设置的最新的值