java多线程（七）并发安全

类的线程安全定义

1. 如果在多线程下使用这个类，不管这个多线程如何使用和调度这个类，这个类总是表现出正确的行为，这个类就是线程安全的
2. 如何线程安全
   1> 操作的原子性
   2> 内存的可见性
3. 会在多个线程之间共享状态的时候，就会出现线程不安全

怎么才能做到类的线程安全

1. 栈封闭
   1> 定义在方法内部的局部变量,这些变量都处于栈封闭状态
2. 无状态
   1> 没有任何成员变量的类就叫无状态的类
3. 让类不可变
   1> 加final关键字。让状态不可变，对一个类，所有的成员变量是私有的，同样的只要有可能，所有的成员变量应该加上final关键字
   2> 根本不提供任何可供修改成员变量的地方，同时成员变量也不作为方法返回值
4. 加锁和CAS
5. 安全的发布
   1> 用线程安全的容器替换
   2> 要么发布出去的时候，提供副本，深度拷贝
6. ThreadLocal
7. volatile
   1> 保证类的可见性，最适合一个线程写，多个线程读的情景

Servlet

1. 不是线程安全的类，在需求上，很少有共享的需求
2. 接收到了请求，返回应答的时候，都是由一个线程负责

死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者彼此通信造成一种阻塞的现象，若无外力，它无法进行下去。此时称系统出现了死锁状态

1. 竞争资源多余一个，同时小于等于竞争的线程数。资源只有一个只会产生竞争激烈，不会产生死锁
2. 通过系统手动解决死锁
   1>jps常看死锁id
   2>jstack id常看应用的死锁情况
3. 有哪些死锁
   1>发生死锁时，获取锁的顺序不一致。譬如两个线程A和B，需要锁定两个资源C和D，A线程依次锁定C和D，B依次锁定D和C。多次同步执行时就可能造成死锁
   2>动态顺序死锁，顺序不确定。譬如两个线程A和B，需要锁定两个资源C和D，A线程依次锁定C和D，B依次锁定C和D。但是B有可能先锁定C再锁B的情况。
   多次同步执行时就可能造成死锁。
4. 程序避免死锁
   1>解决方法1：比较hashcode,分别加锁。System.identityHashCode()获取对象的最原始的hashCode,同一个对象的一定相同
   2>解决方法2：使用显示锁，尝试拿锁，tryLock

5. 锁的内存语义

   
   锁的内存语义.png

活锁

1. 使用tryLock的时候，线程之间谦让，一个线程拿到一个锁，进行操作后，再拿另一个锁的时候拿不到会退出锁。重新进入锁。
2. 解决方法：添加睡眠时间，错开锁的时间

线程饥饿

1. 一个低优先级的线程，总是拿不到执行时间

性能和思考

1. 使用多线程的目标是为了提高性能，引入多线程后，同时会引入额外的开销.
2. 衡量应用程序的性能：服务时间和延迟时间（处理速度，多快），吞吐量（处理能力的指标，完成工作的多少），可伸缩性
3. 多快和多少，完全独立，甚至相互矛盾
4. 对服务器应用来说，多少（可伸缩性，吞吐量）这个方面比多快更受重视
5. 做应用的时候
   1>先保证程序正确，确实达不到要求的时候，再提高速度
   2>一定要以测试为基准
6. 一个应用程序里，串行的部分是永远都有的。Amdahl定律：1/(F+(1-N)/N)。 F：必须被串行部分，程序最好的结果:1/F

影响性能的因素

1. 上下文的切换
   1>一次切换5000-10000个时钟周期，几微秒
2. 内存同步
   1>加锁，增加额外的指令
3. 阻塞
   1>挂起，包括两次额外的上下文切换

减少锁的竞争

1. 缩小锁的范围：对锁的持有，快进快出，尽量缩短持有的时间
2. 避免多余的锁减锁的范围
3. 减小锁的粒度：使用锁的时候，锁所保护的对象是多个，多个对象之间其实是独立变化的时候，不如用多个锁来一一保护这些对象。但是要注意避免发生死锁
4. 锁分段（ConcurrentHashMap）
5. 替换独占锁：1>使用读写锁 2>使用CAS 3>使用系统并发容器

单例模式

1. 双重检查的懒汉式
   1>安全问题：对象的引用有了，对象的域没有填充完成。
   2>解决方法：对类元素添加volatile修饰符
2. 饿汉式：在JVM中，对类的加载和初始化，由虚拟机保证线程安全
3. 懒汉式：延迟占位模式