java多线程(二)

上节说到final、volatile、synchronized这三个关键字，个人感觉这三个关键字应该是在多线程中使用的非常频繁的，并且也是最基础的实现多线程时会用到的技术。所以下面来详细的详解下这三个关键字到底能在多线程的情景下做些什么事情！
synchronized：
Java语言的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。

     一、当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时，一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。

     二、然而，当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该object中的非synchronized(this)同步代码块。

     三、尤其关键的是，当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时，其他线程对object中所有其它synchronized(this)同步代码块的访问将被阻塞。

     四、第三个例子同样适用其它同步代码块。也就是说，当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时，它就获得了这个object的对象锁。结果，其它线程对该object对象所有同步代码部分的访问都被暂时阻塞。

     五、以上规则对其它对象锁同样适用.












从上到下看后台打印的顺序不难看出，Thread1、Thread2几乎同时调用Test类的非同步方法与同步方法，这就说明了同步方法使用的时候非同步方法不受影响！在同步方法B中等待了一秒，一秒之后Thread1、Thread2中的线程才执行这就说明同为同步方法的C必须等到B执行完了才能执行，也就说明同步方法一次只能执行一个！

volatile：
synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized，但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性
Java语言是支持多线程的，为了解决线程并发的问题，在语言内部引入了 同步块 和volatile 关键字机制。用volatile修饰的变量，线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改后的最的值。volatile很容易被误用，用来进行原子性操作。

下面看一个例子，我们实现一个计数器，每次线程启动的时候，会调用计数器inc方法，对计数器进行加一
public class Counter {

    public static int count = 0;

    public static void inc() {

        //这里延迟1毫秒，使得结果明显
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        count++;
    }

    public static void main(String[] args) {

        //同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Counter.inc();
                }
            }).start();
        }

        //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
        System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
    }
}

运行结果:Counter.count=995
实际运算结果每次可能都不一样，本机的结果为：运行结果:Counter.count=995，可以看出，在多线程的环境下，Counter.count并没有期望结果是1000
很多人以为，这个是多线程并发问题，只需要在变量count之前加上volatile就可以避免这个问题，那我们在修改代码看看，看看结果是不是符合我们的期望
public class Counter {

    public volatile static int count = 0;

    public static void inc() {

        //这里延迟1毫秒，使得结果明显
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        count++;
    }

    public static void main(String[] args) {

        //同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Counter.inc();
                }
            }).start();
        }

        //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
        System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
    }
}
运行结果:Counter.count=992

运行结果还是没有我们期望的1000，下面我们分析一下原因

在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈，每一个线程运行时都有一个线程栈，

线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存

变量的具体值load到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，

在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图描述这写交互



read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码，改变共享变量值
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性，也就是 在read load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量，jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

例如假如线程1，线程2 在进行read,load 操作中，发现主内存中count的值都是5，那么都会加载这个最新的值

在线程1堆count进行修改之后，会write到主内存中，主内存中的count变量就会变为6

线程2由于已经进行read,load操作，在进行运算之后，也会更新主内存count的变量值为6

导致两个线程及时用volatile关键字修改之后，还是会存在并发的情况。



final:打字太累直接上图





static:
按照是否静态的对类成员变量进行分类可分两种：一种是被static修饰的变量，叫静态变量或类变量；另一种是没有被static修饰的变量，叫实例变量。
两者的区别是：
对于静态变量在内存中只有一个拷贝（节省内存），JVM只为静态分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配，可用类名直接访问（方便），当然也可以通过对象来访问（但是这是不推荐的）。
对于实例变量，没创建一个实例，就会为实例变量分配一次内存，实例变量可以在内存中有多个拷贝，互不影响（灵活）。
static成员变量的初始化顺序按照定义的顺序进行初始化。static不可以修饰局部变量；
所以一般在需要实现以下两个功能时使用静态变量：在对象之间共享值时、方便访问变量时


静态变量

声明为static的变量实质上就是全局变量。当声明一个对象时，并不产生static变量的拷贝，而是该类所有的实例变量共用同一个static变量。静态变量与静态方法类似。所有此类实例共享此静态变量，也就是说在类装载时，只分配一块存储空间，所有此类的对象都可以操控此块存储空间，当然对于final则另当别论了。值得探讨的是静态变量的初始化问题。如果你需要通过计算来初始化你的static变量，你可以声明一个static块，Static 块仅在该类被加载时执行一次，如果static代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次，所以说static块可以用来优化程序性能。让我们来看一下例子：
1.这个例子证明static变量是会被对象共享的










2.这个例子证明Static 块仅在该类被加载时执行一次





看输出结果静态代码块应该是首先执行且执行了一次，因为如果按照main方法中规定的顺序又或者变量定义的顺序静态代码块都不是处于第一位，但是控制台却首先输出了静态代码块中的内容，而后开始按main方法中程序定义的顺序开始执行了。


静态方法
静态方法的好处就是不用生成类的实例就能直接调用，可以这样理解使用static修饰的成员不再归对象所以，而是属于类，可以理解为是共有的，也就说只要通过类名就可以访问，不需要耗费资源反复创建对象，因为在程序第一次加载的时候就已经在内存中了，直到程序结束该内存才会释放。如果不是static修饰的成员在使用完之后该内存就会被回收，所以说static要慎用,根据实际情况而定

声明为static的方法有以下几条限制：
1.它们仅能调用其他的static 方法。
2.它们只能访问static数据。
3.它们不能以任何方式引用this 或super。

final static合用表示可以直接调用的数据，不用再去在以创建的类中申明，而且该变量不能后面赋值修改。通常可以与private访问限制一起使用。




ThreadLocal:
这个关键字也是可以实现线程安全的！
对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，比如定义一个static变量，同步访问，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。



文章关于volatile部分全部引用博客http://www.cnblogs.com/aigongsi/