线程安全与锁优化

 
1.1   java中的线程安全

线程安全是限定在多个线程之间存在共享数据访问前提下的，按照线程安全的安全程度，各种操作的共享数据可以分为：不可变、绝对线程安全、相对线程安全、线程兼容和线程对立。

线程安全的实现方法：同步和锁机制

（1）互斥同步：是常见的一种并发正确性保障手段。同步是指子啊多个线程访问共享数据时，保证数据在同一时刻只能被一个（或一些线程，在使用信号量的时候）线程使用。

而互斥是实现同步的一种手段，临界区（Critical Section），互斥量（Mutex），信号量（Semaphore）都是主要的互斥实现方式.。

          Java中最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字。注意：synchronized同步块对于同一条线程来说是可重入的；同步块在已进入的线程执行完前，会阻塞后面的线程。

除此之外还有ReentrantLock(重入锁)来实现同步。

（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，因此这种同步也称为阻塞同步，它属于一种悲观的并发策略，即无论共享数据是否真的回发生竞争，它都要进行加锁。另一种处理策略是：乐观的并发策略：即先操作，如果没有其他线程争用共享数据，就操作成功；如果共享数据被争用，产生了冲突，就再采取补偿措施（常用的就是不断重复尝试）。这种策略不需要把线程挂起，因此这种同步操作称为非阻塞同步。

CAS指令需要有3个操作数，分别是：内存位置V、旧的预期值A、新值B。CAS指令执行时，仅当A和V的值相等时，才更新V
的值为B，否则不更新。

但是CAS存在一个逻辑漏洞：ABA问题。Atomic包中的类都是采用CAS实现的，，并通过控制变量值的版本来保证CAS操作的正确性。

（3）无同步方案

        要保证线程安全，并不一定就要进行同步，两者没有因果关系。同步只是保证共享数据争用时的正确性的手段。如果一个方法本来就不涉及共享数据，自然就无需同步。

1.2   锁优化

       自旋锁与自适应自旋

互斥同步对性能最大的影响是阻塞实现，挂起线程和恢复线程的操作都需要转达内核态中完成。有时共享数据的锁定状态持续时间很短，为此进行线程挂起和恢复不值得，所以可以让当前线程并不立即放弃CPU的执行权，而是执行一个忙循环（自旋），这项技术就是自旋锁。自适应的自旋锁意味着自旋时间不固定。

       锁消除

锁消除是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。

      锁粗化

锁粗化就是把加锁同步的范围扩大。

  
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     轻量级锁

该轻量级是相对于使用操作系统的互斥量来实现的传统锁而言。提升程序同步性能的依据是：对于绝大部分锁，在整个同步周期内都是不存在共享数据竞争的。

       偏向锁

它的目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语。