想要使用多執行緒程式設計,有乙個很重要的前提,那就是必須保證操縱的是執行緒安全的類.
那麼如何構建執行緒安全的類呢? 1. 使用同步來避免多個執行緒在同一時間訪問同一資料. 2. 正確的共享和安全的發布物件,使多個執行緒能夠安全的訪問它們.
那麼如何正確的共享和安全的發布物件呢? 這正是這篇部落格要告訴你的.
多執行緒之間的可見性問題.
為什麼在多執行緒條件下需要正確的共享和安全的發布物件呢?
這要說到可見性的問題:
在多執行緒環境下,不能保證乙個執行緒修改完共享物件的資料,對另乙個執行緒是可見的.
乙個執行緒讀到的資料也許是乙個過期資料,這會導致嚴重且混亂的問題,比如意外的異常,髒的資料結構,錯誤的計算和無限的迴圈.
舉個例子:
public class novisibility
system.out.println("num = " + num);
}}public static void main(string args) throws interruptedexception new renderthread().start()表示建立乙個新執行緒,並執行執行緒內的run()方法 ,如果ready的值是false,執行thread.yield()方法(當前執行緒休息一會讓其他執行緒執行),這時候再交給main方法的主線程執行,給num賦值42,ready賦值true,然後在任務執行緒中輸出num的值.因為可見性的問題,任務執行緒可能沒有看到主線程對num賦值,而輸出0.
我們接下來來看看發布物件也會引發的可見性問題.
什麼是發布乙個物件
發布: 讓物件內被當前範圍之外的**所使用.
public class publish 無論是 publish.num1 還是 publish.getnum2()哪種方法,只要能在類以外的地方獲取到物件,我們就稱物件被發布了.
如果乙個物件在沒有完成構造的情況下就發布了,這種情況叫逸出.逸出會導致其他執行緒看到過期值,危害執行緒安全.
常見的逸出的情況:
1.最常見的逸出就是將物件的引用放到公共靜態域(public static object obj),發布物件的引用,而在區域性方法中例項化這個物件.
public class test 2.發布物件的狀態,而且狀態是可變的(沒用final修飾),或狀態裡包含其他的可變資料.
public class unsafestates ;
public string getstates()public class unsafestates
};}逸出主要會導致兩個方面的問題:
發布執行緒以外的任何執行緒都能看到物件的域的過期值,因而看到的是乙個null引用或者舊值,即使此刻物件已經被賦予了新值.
執行緒看到物件的引用是最新的,但是物件的狀態卻是過期的.
我們已經了解了逸出的問題,那麼如何安全的發布乙個物件呢?
為了安全地發布物件,物件的引用以及物件的狀態必須同時對其他執行緒可見(也就是說安全發布就是保證物件的可見性),乙個正確建立的物件可以通過下列條件安全發布:
通過靜態初始化器初始化物件的引用.
public class novisibility
}public void changecondition()else
}將它的引用儲存到正確建立的物件的final域中.
public class novisibility }
不限於hashtable,只要是執行緒安全的容器都行
現在我們了解了如何安全的發布乙個物件,那麼
問題來了,是否所有物件都需要安全發布?安全發布的物件是否就是執行緒全的了?
讓我們繼續往下看.
3.如何構建乙個執行緒安全的類.
我們先來回答上面的第乙個疑問,是否所有物件都需要安全發布?
答案都是否定的.
要回答這個問題,我們先簡單了解一下以下的三種物件:
1.不可變物件
2.高效不可變物件
3.可變物件
1.不可變物件:建立後不能被修改的物件叫不可變物件,不可變物件天生是執行緒安全的.
不可變物件不僅僅是所有域都是final型別的,
只有滿足如下狀態才是不可變物件:
1.1它的狀態不能在建立後改變.(包括狀態包含的其他值也不可做修改,比如狀態是乙個集合list,list裡面的值也不可以修改,或者狀態是乙個物件,那麼物件的狀態也不更改)
1.2.所有域都是final型別的.
1.3.它被正確建立(建立期間沒有this引用的逸出)
2.不可變物件: 技術上是可以改變的,但是實際應用程式中,不會被改變
用高效不可變物件可以簡化開發,並由於減少了同步的使用,還會提高效能.
可變物件: 就是可變物件.
下面就是三種物件的發布機制,發布物件的必要條件依賴於物件的可變性:
不可變物件可以通過任意機制發布;
高效不可變物件必須要安全地發布;
可變物件必須要安全發布,同時必須要執行緒安全或者是被鎖保護.
最後乙個問題安全發布的物件是否就是執行緒全的了?
安全發布只能保證物件發布時的可見性,所以要保證執行緒的安全就要根據物件的可變性,通過同步+安全發布來保證執行緒安全.
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