1 类的线程安全定义。怎么才能做到类的线程安全？

类的线程安全定义
如果多线程下使用这个类，不过多线程如何使用和调度这个类，这个类总是表示出正确的行为，这个类就是线程安全的。
类的线程安全表现为：

• 操作的原子性
• 内存的可见性
  不做正确的同步，在多个线程之间共享状态的时候，就会出现线程不安全。

1.1 栈封闭

所有的变量都是在方法内部声明的，这些变量都处于栈封闭状态。

1.2 无状态

没有任何成员变量的类，就叫无状态的类

1.3 让类不可变

让状态不可变，两种方式：

• 1，加final关键字，对于一个类，所有的成员变量应该是私有的，同样的只要有可能，所有的成员变量应该加上final关键字，但是加上final，要注意如果成员变量又是一个对象时，这个对象所对应的类也要是不可变，才能保证整个类是不可变的。
• 2、根本就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的返回值

1.4 volatile

保证类的可见性，最适合一个线程写，多个线程读的情景

1.5 加锁和CAS

1.6 安全的发布

类中持有的成员变量，特别是对象的引用，如果这个成员对象不是线程安全的，通过get等方法发布出去，会造成这个成员对象本身持有的数据在多线程下不正确的修改，从而造成整个类线程不安全的问题。

1.7 TheadLocal

当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

PS：Servlet
不是线程安全的类，为什么我们平时没感觉到，：

• 1、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，都是由一个线程来负责的。

2 性能和思考

使用并发的目标是为了提高性能，引入多线程后，其实会引入额外的开销，如线程之间的协调、增加的上下文切换，线程的创建和销毁，线程的调度等等。过度的使用和不恰当的使用，会导致多线程程序甚至比单线程还要低。

衡量应用的程序的性能：服务时间，延迟时间，吞吐量，可伸缩性等等，其中服务时间，延迟时间（多快），吞吐量（处理能力的指标，完成工作的多少）。多快和多少，完全独立，甚至是相互矛盾的。

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。

我们做应用的时候：
1、先保证程序正确，确实达不到要求的时候，再提高速度。（黄金原则）
2、一定要以测试为基准。
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。

3 影响性能的因素

3.1 上下文切换

是指CPU 从一个进程或线程切换到另一个进程或线程。一次上下文切换花费5000~10000个时钟周期，几微秒。在上下文切换过程中，CPU会停止处理当前运行的程序，并保存当前程序运行的具体位置以便之后继续运行。从这个角度来看，上下文切换有点像我们同时阅读几本书，在来回切换书本的同时我们需要记住每本书当前读到的页码。
上下文切换通常是计算密集型的。也就是说，它需要相当可观的处理器时间。所以，上下文切换对系统来说意味着消耗大量的 CPU 时间，事实上，可能是操作系统中时间消耗最大的操作。
内存同步
一般指加锁，对加锁来说，需要增加额外的指令，这些指令都需要刷新缓存等等操作。

3.2 阻塞

会导致线程挂起【挂起：挂起进程在操作系统中可以定义为暂时被淘汰出内存的进程，机器的资源是有限的，在资源不足的情况下，操作系统对在内存中的程序进行合理的安排，其中有的进程被暂时调离出内存，当条件允许的时候，会被操作系统再次调回内存，重新进入等待被执行的状态即就绪态，系统在超过一定的时间没有任何动作】。很明显这个操作包括两次额外的上下文切换。

4 如何优化线程的性能

4.2 减少锁的竞争

4.3 减少锁的粒度

使用锁的时候，锁所保护的对象是多个，当这些多个对象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。但是如果有同时要持有多个锁的业务方法，要注意避免发生死锁

4.4 缩小锁的范围

对锁的持有实现快进快出，尽量缩短持由锁的的时间。将一些与锁无关的代码移出锁的范围，特别是一些耗时，可能阻塞的操作

4.5 避免多余的缩减锁的范围

两次加锁之间的语句非常简单，导致加锁的时间比执行这些语句还长，这个时候应该进行锁粗化—扩大锁的范围。

4.6 锁分段

ConcurrrentHashMap就是典型的锁分段。

4.7 替换独占锁

在业务允许的情况下：
1、使用读写锁，
2、用自旋CAS
3、使用系统的并发容器

5 线程安全的单例模式

双重检查锁定

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