多线程与高并发（1）

一、线程安全性

定义：当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式，或者这些线程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

1. 原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行访问。

Atomic包：

1. AtomicXXX：CAS、Unsafe.compareAndSwapInt
2. AtomicLong、LongAdder
3. AtomicReference、AtomicReferenceFieldUpdater
4. AtomicStampReference：CAS的ABA问题

原子性 - synchronized（同步锁）
修饰代码块：大括号括起来的代码，作用于调用的对象
修饰方法：整个方法，作用于调用的对象
修饰静态方法：整个静态方法，作用于所有对象
修饰类：括号括起来的部分，作用于所有类
原子性 - 对比
synchronized：不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好
Lock：可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态
Atomic：竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好；只能同步一个值

2. 可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。

导致共享变量在线程见不可见的原因：

1. 线程交叉执行
2. 冲排序结合线程交叉执行
3. 共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存之间急事更新

synchronized、volatile
JMM关于synchronized的两条规定：

1. 线程解锁前，必须把共享变量的最新制刷新到主内存
2. 线程加锁前，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值（注意：加锁与解锁是同一把锁）

volatile - 通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现

1. 对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存
2. 对volatile变量读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量
3. volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中读取该变量的值，而当变量的值发生变化时，又会强迫线程将该变量最新的值强制刷新到主内存，这样一来，任何时候不同的线程总能看到该变量的最新值

3. 有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序。

Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。volatile、synchronized、Lock。
【volatile变量规则】：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。（如果一个线程进行写操作，一个线程进行读操作，那么写操作会先行于读操作。）
【传递规则】：如果操作A先行于操作B，而操作B又先行于操作C，那么操作A就先行于操作C。
【线程启动规则】：Thread对象的start方法先行发生于此线程的每一个动作。
【线程中断规则】：对线程interrupt方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生。
【线程终结规则】：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()方法的返回值手段检测到线程已经终止执行。
【对象终结规则】：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始。