Java高并发-Java内存模型和线程安全

 2019-12-10 15:42  阅读(776)
文章分类:Java Core

一、原子性

原子性是指一个操作是不可中断的。即使在多个线程一起执行的时候,一个操作一旦开始,就不会被其它线程干扰。

i++是原子操作吗?
    不是,包含3个操作:读i,i=i+1,写i

    32位的机子上读取64位的long型也不是原子操作

二、有序性

2.1 举例

在并发时,程序的执行可能会出现乱序

20191210001220\_1.png

2.2 步骤

一条指令的执行是可以分为很多步骤的:

  • 取指IF
  • 译码和取寄存器操作数ID
  • 执行或者有效地址计算EX
  • 存储器访问MEM
  • 写回WB

流水线执行指令

20191210001220\_2.png

分析:

指令分解成不同阶段
    假设一条指令消耗一个CPU时钟周期
    5个人生产一个产品,5个人同时工作

    a=b+c
    读b
    读c
    计算b+c,结果放到a
    写a

20191210001220\_3.png

分析:

进行优化,使气泡尽可能的少

20191210001220\_4.png

分析:

调整指令顺序,可以消除气泡

20191210001220\_5.png

三、可见性

3.1 定义

可见性是批当一个线程修改了某一个共享变量的值,其他线程是否能够立即知道这个修改。

  • 编译器优化

  • 硬件优化(如写吸收,批操作)

    批量操作,把操作进行积累,只把最终结果写入

20191210001220\_6.png

3.2 Java虚拟机层面的可见性

http://hushi55.github.io/2015/01/05/volatile-assembly

public class VisibilityTest extends Thread {
        private boolean stop;

        public void run() {
            int i = 0;
            while (!stop) {
                i++;
            }
            System.out.println("finish loop,i=" + i);
        }

        public void stopIt() {
            stop = true;
        }

        public boolean getStop() {
            return stop;
        }

        public static void main(String[] args) throws Exception {
            VisibilityTest v = new VisibilityTest();
            v.start();

            Thread.sleep(1000);
            v.stopIt();
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("finish main");
            System.out.println(v.getStop());
        }
    }

20191210001220\_7.png

分析:

stop变量加volatile就不会有这个问题了

四、Happen-Before

20191210001220\_8.png

五、线程安全的概念

指某个函数、函数库在多线程环境中被调用时,能够正确地处理各个线程的局部变量 ,使程序功能正确完成。

i++在多线程下访问的情况:

20191210001220\_9.png

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