java线程安全的实现方法_笔记

阅读《深入理解java虚拟机》后的阅读笔记。
1、 互斥同步
同步时指在多个线程并发访问共享数据时，保证共享数据在同一个时刻只被一个（或者是一些，使用信号量的时候）线程使用。而互斥是实现同步的一种手段，临界区，互斥量和信号量都是主要的互斥实现方式。
  1.1 在java中最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字，synchronized关键字经过编译之后，会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这两个字节码指令。根据虚拟机规范要求，在执行monitorenter指令时，首先要尝试获取对象的锁。如果这个对象没被锁定，或者当前线程已经拥有了那个对象的锁，把锁的计数加1，相应的，在执行monitorexit指令时会将锁计数器减1，当计数器为0时，锁就被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到对象锁被另外一个线程释放为止。
注意：
因为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。多以synchronized是java语言中一个重量级（Heavyweight）的操作。
  1.2 使用java.util.concurrent包中的重入锁（ReentrantLock）来实现同步。相比synchronized，ReentrantLock增加了一些高级功能，主要有以下三项：
     等待可中断：当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情
     可实现公平锁：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
     锁可以绑定多个条件：一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象
2、 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，这是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（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、用户态核心态转换、维护锁计数器和检查是否有被阻塞的线程需要被唤醒等操作。
随着硬件指令集的发展，我们可以使用基于冲突检测的乐观并发策略。先进行操作，如果没有其他线程征用数据，那操作就成功了；如果共享数据有征用，产生了冲突，那就再进行其他的补偿措施。这种乐观的并发策略的许多实现不需要线程挂起，所以被称为非阻塞同步。
3、无同步方案
  3.1 可重入代码：这种代码也叫做纯代码（Pure Code），可以在代码执行的任何时刻中断他，转而去执行另外一段代码（包括递归调用它本身），它可以保证原来的程序不会出现任何错误。
  3.2 线程本地存储：如果一段代码中所需要的数据必须与其他代码共享，那就看看这些共享数据的代码是否能保证在同一个线程中执行？如果能保证，我们就可以把共享数据的课件范围限制在同一个线程之内，这样，无须同步也能保证线程之间不出现数据争用问题。（例如：“生产者-消费者”模式，都会将产品的消费过程尽量在一个线程中消费完）