并发原则和先行发生原则

  • Post author:
  • Post category:其他


Java

并发的三种特性:

原子性:


基本数据类型的访问读写具备原子性,(

long




double


这种


64


位的读写操作划分为


2





32


位操作进行,对这种变量进行读写操作可能会读到一个半个变量,但这种例外几乎不会发生,但虚拟机会把这些操作实现为具有原子性的操作)。


更大的原子性保证可以有

lock




unlock


操作,尽管虚拟机为把这两个操作直接开放给用户,但却提供了更高层次的字节码指令


monitorenter





monitorexit


来来实现,反映到


java


代码中就是


synchronized


关键字。

可见性:


当一个线程修改了共享变量的值,其他线程能够立即得知之个修改。

Volatile

的特殊规则就是保证新值能立即同步到主内存,以及每次使用前能立即从主内村刷新。但普通变量不能立即同步和刷新。除了


volatile


外,


synchronized





final


也可以保证可见性,前者的可见性是根据规则:对一个变量执行


unlock


操作之前,必须先把此变量同步回主内存中(执行


store





write


操作)。


Final


的可见性是指:被


final


修饰的字段在构造器中一旦初始化完成,并且构造器没有把

”this”

的引用传递出去,那在其他线程中就能看见

final

字段的值。


有序性:本线程内操作都是有序的,多线程中从其中一个看另外一个是无序的。(就是有指令重排序和工作内存和主内存存在同步延迟现象)。使用

volatile




synchronized


实现有序。


可以看出

synchronized

是“万能”,但滥用会带来性能的影响。

内存间交互操作:

Java

内存模型中有序性不仅仅靠


volatile





synchronized


完成,有一个主要原则来实现顺序:


先行发生原则:


如果说操作

A

先行发生于操作


B


,其实就是说在发生操作


B


之前,操作


A


产生的影响能被操作


B


观察到,“影响”包括修改了内存中共享变量的值、发送了消息、调用了方法等。


假设线程

A

中的操作“


i=1


”先行发生于线程


B


的操作“


j=i


”,那么可以确定在线程


B


的操作执行后,变量


j


的值一定等于


1


,得出这个结论的依据有两个:


一是根据先行发生原则,



i=1


”的结果可以被观察到;


二是线程

C

还没“登场”,线程


A


操作结束之后没有其他线程会修改变量


i


的值


但是当

c

出现在


A





B


中间,


C





B


没有先行发生原则,A和B具有先行发生原则,最后


j


的值是多少,



不确定。

1




2




happens-before法则

  • 程序次序法则:,在同一个线程内,线程中的每一个动作A都happens-before于该线程中的每一个动作B,其中,在线程中,所有的动作B都出现在动作A之后
  • 管程锁定规则:对于一个监视器锁的unLock 操作happens-before于每个后续对同一监视器锁的Lock操作
  • volatile变量法则:对volatile域的写入操作happens-before于每个后续对同一个yu域的读操作。
  • 线程启动法则:在同一个线程里,对Thread.start的调用会happens-before于每一个启动线程中的动作。
  • 线程终结法则:线程中的所有动作都happens-before于其它线程检测到这个线程已经终结,或者从Thread.jonin调用成功返回,或者Thread.isAlive返回false.
  • 中断法则:一个线程调用另一个线程的interrupt happens-before 于被中断的线程发现中断(通过抛出InterruptedException 或者调用isInterrupted和interrupted)
  • 终结法则:一个对象的构造函数的结束happens-before于这个对象finalizer的开始
  • 传递性:如果 A happens-before 于 B,且 B happens-before 于 C,则 A happens-before 于C

比如

//同一个线程中执行

int i = 1;

int j = 2;

根据程序次序规则,”int i = 1”的操作先行发生于”int j = 2”,但是”int j = 2”的代码完全可能先被处理器执行,这并不影响先行发生原则的正确性,因为我们在这条线程中并没有办法感知到这点。

使用先行发生原则考虑以下代码

private int value = 0;

public void setValue(int value){
    this.value = value;
}

public int getValue(){
    return value;
}

一个线程A setValue,另一个线程 B getValue.那么线程B收到的返回值是什么?我们依次考虑先行发生原则,显然不符合程序次序规则;没有同步块,自然就不会发生Lock和unlock操作,所以管程锁定规则不适用;由于value变量没有被volatile关键字修饰,所以volatile变量规则不适用;后面的线程启动、终止、中断和对象的终结规则和这里完全没有关系。没有适用先行发生的规则,所以传递性就无从谈起,所以这里的操作不是线程安全的

怎么修复呢?getter/setter 定义synchronized方法;或者把value变量定义volatile变量  就回到了先行发生原则上了。







版权声明:本文为u010669349原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。