一、線程安全問題

? ? ? ? 并發(fā)安全問題是指多個線程同時操作一個共享資源并且沒有任何同步措施時，導(dǎo)致出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)或者其他不可預(yù)見的結(jié)果的問題。

? ? ? ? 多個線程可以同時操作主內(nèi)存中的共享變量，如果多個線程只是讀取共享資源，那么就不會存在線程安全問題，但如果是寫操作呢？以計數(shù)器為例，不考慮內(nèi)存可見性的問題，實(shí)現(xiàn)起來大致是：

圖 1-2

? ? ? ? （1）線程A先從主存中獲取計數(shù)變量count=0，然后使count=count+1；

? ? ? ? （2）同一時間，線程B從主存中獲取count=0；

? ? ? ? （3）線程A把count=1寫回主存；

? ? ? ? （4）同一時間，線程B使count=count+1；

? ? ? ? （5）線程B把count=1寫回主存。

? ? ? ? 這里就會發(fā)現(xiàn)問題，在兩個線程計數(shù)過后，count為1而不是2，這就是共享變量的線程安全問題，對此，就需要在線程訪問共享變量時進(jìn)行同步（如synchronized）。

二、內(nèi)存可見性問題

? ? ? ? 對JMM內(nèi)存模型了解的朋友應(yīng)該清楚，所有的變量存放在主內(nèi)存中，當(dāng)線程使用變量時，會把主內(nèi)存里面的變量復(fù)制到自己的工作空間或者叫工作內(nèi)存，線程對共享變量的操作實(shí)際上是操作自己工作內(nèi)存中的變量，操作完后，再將變量值更新到主內(nèi)存中。

圖 2-1 JMM抽象示意圖

三、 synchronized關(guān)鍵字

? ? ? ? 前面提到的內(nèi)存可見性的問題，java提供了synchronized關(guān)鍵字，可以解決內(nèi)存可見性的問題。進(jìn)入synchronized塊實(shí)際上是把在synchronized塊內(nèi)使用到的變量從線程的工作內(nèi)存中清除，在synchronized快內(nèi)使用的變量會從主存中獲取，退出synchronized時，會把synchronized塊內(nèi)的共享變量刷新到主存中。

????????除了解決共享變量的內(nèi)存可見性問題，synchronized還用來實(shí)現(xiàn)原子操作，但是synchronized會引起上線文切換并帶來調(diào)度開銷

? ? ? ? 示例代碼：

圖 3-1 示例代碼

? ? ? ? 雖然synchronized能解決共享變量可見性的問題，但是由于synchronized的特性，只能允許一個線程獲取共享變量資源，其他調(diào)用線程都會被阻塞，就會產(chǎn)生線程上下文切換和線程調(diào)度的開銷。

? ? synchronized也是實(shí)現(xiàn)原子性的重要手段，以Java常見的 ++ 操作舉例，簡單的 ++ 操作實(shí)際上會經(jīng)歷讀—寫—讀三步操作：

圖 3-2 ++ 操作

? ? ? ? 原子性操作就是指一系列的操作要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行，如果在上述讀—寫—讀過程中，有其他線程干預(yù)，則會破壞這種原子性，而synchronized能保證共享資源同一時間只允許一個線程操作，即原子性得到保障。

四、volatile關(guān)鍵字

? ? ? ? 大名鼎鼎的volatile關(guān)鍵字，針對共享變量可見性的問題，也提供了自己的解決方式。volatile可以確保一個變量的更新對其他線程馬上可見。當(dāng)一個變量被生命為volatile時，線程在寫入該變量時會直接把值刷回主存，而不是放在線程的工作空間。

? ? ? ? 示例代碼：

圖 4-1 示例代碼

? ? 雖然都能解決共享變量內(nèi)存可見性問題，但與synchronized不同的是，volatile避免了線程阻塞、線程調(diào)度與線程上下文切換的開銷。