并发处理的广泛应用是使得Amdah1定律代替摩尔定律成为计算机性能发展源动力的根本原因,也是人类“压榨”计算机运算能力的最有力武器。
首先要明白线程的工作原理,jvm有一个main memory,而每个线程有自己的working memory,一个线程对一个variable进行操作时,都要在自己的working memory里面建立一个copy,操作完之后再写入main memory。多个线程同时操作同一个variable,就可能会出现不可预知的结果。根据上面的解释,很容易想出相应的scenario。
而用synchronized的关键是建立一个monitor,这个monitor可以是要修改的variable也可以其他你认为合适的object比如method,然后通过给这个monitor加锁来实现线程安全,每个线程在获得这个锁之后,要执行完 load到workingmemory -> use&assign -> store到mainmemory 的过程,才会释放它得到的锁。这样就实现了所谓的线程安全。
什么是线程安全:当多个线程访问一个对象时,如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行,也不需要进行额的同步,或者在调用方进行任何其他的协调操作,调用这个对象固定行为都可以获得正确的结果,那这个对象时线程安全的。
按照线程安全的“安全程度”由强至弱来排序,我们可以将Java语言中各种操作共享的数据分为以下5类:不可变,绝对线程安全,相对线程安全,线程兼容和线程对立。
Synchronized同步块对同一条线程来说是可重入的,不会出现自己把自己锁死的问题。
其次,同步块在已进入的线程执行完之前,会阻塞后面其他线程的进入。
Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上的,如果要阻塞或唤醒一个线程,都需要操作系统来帮忙完成,这就需要从用户态转换到核心态中,因此状态转换需要耗费很多的处理器时间。
自旋等待:
synchronized同步块对同一条线程来说是可重入的,不会出现自己把自己锁死的问题。其次,同步块在已进入的线程执行完之前,会阻塞后面其他线程的进入。
重入锁:
非阻塞同步
互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题,因此这种同步也称为阻塞同步(Blocking Synchronized)。从处理问题的方式上说,互斥同步属于一种悲观的并发策略,总是认为只要不去做正确的同步措施(例如加锁),那就肯定会出问题,无论共享数据是否真的会出现竞争,它都要进行加锁(这里讨论的是概念模型,实际上虚拟机会优化掉很大一部分不必要的加锁),用户态核心转换,维护锁计数器和检查是否有被阻塞的线程需要唤醒等操作。随着硬件指令集的发展,我们有了另外一个选择:基于冲突检测的乐观并发策略,通俗地说,就是先进行操作,如果没有其他线程争用共享数据,那操作就成功了;如果共享数据有争用,产生了冲突,那就再采取其他的补偿措施(最常见的补偿措施就是不断地重试,直到成功为止),这种乐观的并发策略的许多实现都不需要把线程挂起,因此这种同步操作称为非阻塞同步。
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