Java線程安全的三大核心是什么

本篇內容主要講解“Java線程安全的三大核心是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Java線程安全的三大核心是什么”吧!

在開始之前我們先來看看什么是線程安全？

線程安全可以簡單理解為一個方法或者一個實例可以在多線程環境中使用而不會出現問題。

在同一程序中運行多個線程本身不會導致問題，問題在于多個線程訪問了相同的資源。如，同一內存區（變量，數組，或對象）、系統（數據庫，web services等）或文件。實際上，這些問題只有在一或多個線程向這些資源做了寫操作時才有可能發生，只要資源沒有發生變化,多個線程讀取相同的資源就是安全的。

比如下面的代碼，在多線程環境中，可能就會出現線程不安全的問題：

想象下線程A和B同時執行同一個這段代碼，我們無法知道操作系統何時會在兩個線程之間切換。JVM并不是將這段代碼視為單條指令來執行的。

++ 操作不是一個原子性的操作，同樣的 — 操作也不是原子性的操作。

原子性是指操作是不可分的。其表現在于對于共享變量的某些操作，應該是不可分的，必須連續完成。

比如上面的 ++ 操作，實際上 JMM 會分 3 步來完成。

這三個操作中任何一個操作過程中，xttblog 的值被人篡改，那么都會出現我們不希望出現的結果。所以我們必須保證這是原子性的。

所以想要實現 ++ 這樣的原子操作就需要用到 synchronized 或者是 lock 進行加鎖處理。

如果是基礎類的自增操作可以使用 AtomicInteger 這樣的原子類來實現(其本質是利用了 CPU 級別的 的 CAS 指令來完成的)。

可見性是指一個線程對共享變量的修改，對于另一個線程來說是否是可以看到的。

為什么會出現這種問題呢？

我們知道，java 線程通信是通過共享內存的方式進行通信的，而我們又知道，為了加快執行的速度，線程一般是不會直接操作內存的，而是操作緩存。

java線程內存模型：

實際上，線程操作的是自己的工作內存，而不會直接操作主內存。如果線程對變量的操作沒有刷新寫入到主內存的話，僅僅改變了自己的工作內存的變量的副本，那么對于其他線程來說是不可見的。而如果另一個變量沒有讀取主內存中最新的值，而是使用舊的值的話，同樣的也可以列為不可見。（可以理解數據庫中的幻讀，臟讀）

對于jvm來說，主內存是所有線程共享的java堆，而工作內存中的共享變量的副本是從主內存拷貝過去的，是線程私有的局部變量，位于java棧中。

那么我們怎么知道什么時候工作內存的變量會刷寫到主內存當中呢？

volatile 關鍵字就是用于保證內存可見性，當線程A更新了 volatile 修飾的變量時，它會立即刷新到主線程，并且將其余緩存中該變量的值清空，導致其余線程只能去主內存讀取最新值。

使用 volatile 關鍵詞修飾的變量每次讀取都會得到最新的數據，不管哪個線程對這個變量的修改都會立即刷新到主內存。

synchronized和加鎖也能能保證可見性，實現原理就是在釋放鎖之前其余線程是訪問不到這個共享變量的。但是和 volatile 相比開銷較大。

另外 Java 中還存在 happens-before。在JMM中，如果一個操作執行的結果需要對另一個操作可見，那么這兩個操作之間必須存在happens-before關系。這個以后細說！

有序性是指程序在執行的時候，程序的代碼執行順序和語句的順序是一致的。

為什么會出現不一致的情況呢？

這是由于重排序的緣故。

在Java內存模型中，允許編譯器和處理器對指令進行重排序，但是重排在單線程中不會出現問題，但在多線程中可能會出現數據不一致的問題。

例如下面這段代碼：

正常情況下的執行順序應該是 1>>2>>3。但是有時 JVM 為了提高整體的效率會進行指令重排導致執行的順序可能是 2>>1>>3。但是 JVM 也不能是什么都進行重排，是在保證最終結果和代碼順序執行結果一致的情況下才可能進行重排。

重排在單線程中不會出現問題，但在多線程中會出現數據不一致的問題。

Java 中可以使用 volatile 來保證順序性，synchronized 和 lock 也可以來保證有序性，和保證原子性的方式一樣，通過同一段時間只能一個線程訪問來實現的。

除了通過 volatile 關鍵字顯式的保證順序之外， JVM 還通過 happen-before 原則來隱式的保證順序性。

其中有一條就是適用于 volatile 關鍵字的，針對于 volatile 關鍵字的寫操作肯定是在讀操作之前，也就是說讀取的值肯定是最新的。

到此，相信大家對“Java線程安全的三大核心是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！