高并发编程-04-线程的安全性

之前，我们在前面已经介绍过了线程的安全性，本篇我们将继续来深挖这个问题，继续来探讨什么线程安全，原子性及加锁机制。

1，什么是线程安全？

线程安全，有两个关键词，“共享”和“可变”。

共享是指可以被多个线程同时访问；

可变是指变量的值在生命周期内是可以变化的；

一个对象是否需要线程安全的，取决于它是否被多个线程访问；

而如何保证一个对象的线程安全，则需要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。

下面，我们给线程安全下一个明确的定义：当多个线程访问这个类时，如果这个类始终都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

这里有我经常喜欢问面试者的一个问题，Servlet是线程安全的吗？

其实这个问题，并没有标准答案。这个问题的关键是看Servlet是有状态的，还是无状态的。什么叫有状态的？简单来说，就是在Servlet中定义了一个全局变量，然后在相关的doService或doGet、doPost等方法中，对这个全局变量做了更新操作，那么这个时候就说明是有状态的，反之就是无状态的。而当有状态时，就需要考虑线程安全的处理，否则不需要。

来，我们给大家一个结论：

无状态的对象一定是线程安全的。

多线程环境下，多个线程共享一个资源，且进行的不是原子性操作，这个时候就要考虑线程的安全控制问题

2，原子性

我们在之前的文章也说过这个问题，比如一个简单的操作，count++，其实是不具备原子性的，因为这个步骤实际会被拆分为三个步骤，即 读取---修改---写入，而这三个步骤有可能在某个时刻因CPU时间片的切换问题，而只执行其中一两个步骤，这就不具备原子性。

在JDK中，为了解决这个问题，java.util.concurrent.atomic包提供了很多的类，来保证数据操作的原子性，比如我们之前的程序可以修改为

public class System {

    private AtomicInteger integer = new AtomicInteger(0);

    public int getCount(){

        return integer.incrementAndGet();

    }

}

3，锁机制

通过上述的描述，我们知道，当一个类包含了一个有状态的变量时，只要采用一个线程安全的对象就可以搞定这个问题，但是，在这里要提醒大家一点，如果一个类包含了多个有状态的变量，这个时候可不是单纯的加几个线程安全的对象就可以搞定问题。

一个判断标准就是，只要程序中存在“先判断，再更新”，那么就要保证这两个操作在一个原子操作里面，才能保证线程安全。

关于java锁机制的一些特点，我在这跟大家罗列下：

内置锁、监视锁、互斥锁、可重入锁都是在这个锁的特点

内置锁、监视锁：这两个说的是一个意思，java的每一个对象都可以用来做内置锁，也就是为什么我们的wait、notify方法定义在Object类的原因。

互斥锁：表示最多只有一个线程可以持有这把锁。

可重入锁：是指当线程A请求一个由线程B持有的锁时，线程B会进入阻塞状态；而如果线程A如果再访问另一段代码，而这个代码的锁是已经被线程A持有的，这个时候请求是可以成功的，这就叫可重入。

跟大家讲讲这个锁的实现原理：

JVM为每个锁设置两个属性，获取计数值和所有者线程，当计数值为0时，这个锁就被认为是没有被任何线程持有，当线程请求一个未被持有的锁时，JVM将记录锁的持有者，并且计数值+1。如果同一个线程再次获取这个锁，则计数值将递增，而当线程退出同步代码块时，计数器会相应递减，当计数值为0，这个锁将被释放。

大家如果有问题，欢迎留言，留言我也不一定有时间回答。。。。。。

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