相对线程安全就是我们通常意义上所讲的线程安全,它需要保证对这个对象单词的操作时线程安全的,我们在调用的时候不需要进行额外的保证措施,但是对于一些特定顺序的连续调用,就可能需要在调用端使用额外的同步手段来保证调用的正确性。上面的代码例子就是相对线程安全的案例。
线程兼容线程兼容是指对象本身并不线程安全的,但是可以通过在调用端正确地使用同步手段来保证对象在并发环境中可以安全地使用。Java类库API中大部分的类都是线程兼容的,如ArrayList、HashMap等。
线程对立线程对立是指不管调用端是否采用了同步措施,都无法在多线程环境中并发是使用代码。由于Java语言天生就支持多线程的特性,此案从对立这种排斥多线程的代码时很少出现的,而且通常都是有害的,应当尽量避免。
线程安全的实现方法Java虚拟机为实现线程安全,提供了同步和锁机制,在了解了Java虚拟机线程安全措施的原理与运作过程,再去用代码实现线程安全就不是一件困难的事情了。
互斥同步互斥同步(Mutual Exclusion & Synchronization)是一种常见也是最主要的并发正确性保障手段。
同步是指多个线程并发访问共享数据时,保证共享数据在同一时刻只被一条线程使用。
互斥是指实现同步的一种手段,临界区(Critical Section)、互斥量(Mutex)和信号量(Semaphore)都是常见的互斥实现方式。
在Java里,最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字,这是一种块结构的同步语法。在Java代码里如果synchronized明确指定了对象参数,那就以这个对象的引用作为reference;如果没有明确指定,那将根据synchronized修饰的方法类型(如实例方法或类方法),来决定是取代码所在的对象实例还是取类型对应的Class对象来作为线程要持有的锁。
在使用sychronized时需要特别注意的两点:
被synchronized修饰的同步块对同一条线程来说是可重入的。这意味着同一线程反复进入同步块也不会出现自己把自己锁死的情况。
被synchronized修饰的同步块在持有锁的线程执行完毕并释放锁之前,会无条件地阻塞后面其他线程的进入。这意味着无法像处理某些数据库中的锁那样,强制已获取锁的线程释放锁;也无法强制正在等待锁的线程中断等待或超时退出。
除了synchronized关键字以外,自JDK5起,Java类库中新提供了java.util.concurrent包(J.U.C包),其中java.util.concurrent.locks.Lock接口便成了Java的另一种全新的互斥同步手段。
重入锁(ReentrantLock)是Lock接口最常见的一种实现,它与synchronized一样是可重入的。在基本用法是,ReentrantLock与synchronized很相似,只是代码写法上稍有区别而已。
但是ReentrantLock与synchronized相比增加了一些高级特性,主要有以下三项:
等待可中断:是指当持有锁的线程长期不释放的时候,正在等待的线程可以选择放弃等待,改为处理其他事情。可中断特性对处理执行时间非常长的同步很有帮助。
公平锁:是指多个线程在等待同一个锁时,必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁;而非公平锁则不保证这一点,在锁被释放时,任何一个等待锁的线程都有机会获得锁。
synchronized是非公平锁,ReentrantLock在默认情况系也是非公平锁,但可以通过构造函数的参数设置成公平锁,不过一旦设置了公平锁,ReentrantLock性能急剧下降,会明显影响性能。
锁绑定多个条件:是指一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象。在synchronized中,锁对象的wait()跟它的notify()或者notifyAll()方法配合可以实现一个隐含条件,如果要和多于一个的条件关联的时候,就不得不额外添加一个锁;而ReentrantLock则无须这样做,多次调用newCondition()方法即可。
虽然说ReentrantLock比synchronized增加了一些高级特性,但是从JDK6对synchronized做了很多的优化后,他俩的性能其实几乎相差无几了。并且在以下的几种情况下虽然synchronized和ReentrantLock都可以满足需求时,建议优先使用synchronized。
synchronized是在Java语法层面的同步,清晰简单。并且被广泛熟知,但J.U.C中的Lock接口并非如此。因此在只需要基础的同步功能时,更推荐synchronized。
Lock应该确保在finally块中释放锁,否则一旦受同步保护的代码块中抛出异常,则有可能永远不释放持有的锁。