这些高并发编程必备的知识点，你都会吗？

前言

借用Java并发编程实践中的话”编写正确的程序并不容易，而编写正常的并发程序就更难了”，相比于顺序执行的情况，多线程的线程安全问题是微妙而且出乎意料的，因为在没有进行适当同步的情况下多线程中各个操作的顺序是不可预期的，下面算是对多线程情况下同步策略的一个简单介绍。

目录

问题一：什么是线程安全问题？
问题二：什么是共享变量可见性问题？
问题三：原子性？
问题四：CAS介绍？
问题五：什么是可重入锁？
问题六：Synchronized关键字？
问题七：ReentrantReadWriteLock介绍？
问题八：Volatile变量？
问题九：乐观锁与悲观锁？
问题十：独占锁与共享锁？
问题十一：公平锁与非公平锁？
问题十二：AbstractQueuedSynchronizer介绍？
问题十三：CountDownLatch原理？
问题十四：ReentrantLock独占锁原理？
问题十五：ReentrantReadWriteLock原理？
问题十六：什么是重排序问题？
问题十七：什么是中断？
问题十八：FutureTask原理？
问题十九：ConcurrentHashMap原理简述？

问题一：什么是线程安全问题？
线程安全问题是指当多个线程同时读写一个状态变量，并且没有任何同步措施时候，导致脏数据或者其他不可预见的结果的问题。Java中首要的同步策略是使用Synchronized关键字，它提供了可重入的独占锁。
问题二：什么是共享变量可见性问题？
要谈可见性首先需要介绍下多线程处理共享变量时候的Java中内存模型。

Java内存模型规定了所有的变量都存放在主内存中，当线程使用变量时候都是把主内存里面的变量拷贝到了自己的工作空间或者叫做工作内存。

当线程操作一个共享变量时候操作流程为：

• 线程首先从主内存拷贝共享变量到自己的工作空间
• 然后对工作空间里的变量进行处理
• 处理完后更新变量值到主内存

那么假如线程A和B同时去处理一个共享变量，会出现什么情况那？

首先他们都会去走上面的三个流程，假如线程A拷贝共享变量到了工作内存，并且已经对数据进行了更新但是还没有更新会主内存（结果可能目前存放在当前cpu的寄存器或者高速缓存），这时候线程B拷贝共享变量到了自己的工作内存进行处理，处理后，线程A才把自己的处理结果更更新到主内存或者缓存，可知线程B处理的并不是线程A处理后的结果，也就是说线程A处理后的变量值对线程B不可见，这就是共享变量的不可见性问题。

构成共享变量内存不可见原因是因为三步流程不是原子性操作，下面知道使用恰当同步就可以解决这个问题。

我们知道ArrayList是线程不安全的，因为他的读写方法没有同步策略，会导致脏数据和不可预期的结果，下面我们就一一讲解如何解决。
这是线程不安全的

public
E
get(int
index)
{
rangeCheck(index)
;
return
elementData(index)
;
}
public
E
set(int
index,
E
element)
{
rangeCheck(index)
;
E
oldValue
=
elementData(index)
;
elementData[index]
=
element;
return
oldValue;
}
}

问题三：原子性？
3.1介绍
假设线程A执行操作Ao和线程B执行操作Bo，那么从A看，当B线程执行Bo操作时候，那么Bo操作全部执行，要么全部不执行，我们称Ao和Bo操作互为原子性操作，在设计计数器时候一般都是先读取当前值，然后+1，然后更新会变量，是读-改-写的过程，这个过程必须是原子性的操作。

public
class
ThreadNotSafeCount
{
private
Long
value;
public
Long
getCount()
{
return
value;
}
public
void
inc()
{
++value;
}
}

如上代码是线程不安全的，因为不能保证++value是原子性操作。方法一是使用Synchronized进行同步如下：

public
class
ThreadSafeCount
{
private
Long
value;
public
synchronized
Long
getCount()
{
return
value;
}
public
synchronized
void
inc()
{
++value;
}
}

注意：这里不能简单的使用volatile修饰value进行同步，因为变量值依赖了当前值

使用Synchronized确实可以实现线程安全，即实现可见性和同步，但是Synchronized是独占锁，没有获取内部锁的线程会被阻塞掉，那么有没有刚好的实现那？答案是肯定的。

3.2原子变量类

原子变量类比锁更轻巧，比如AtomicLong代表了一个Long值，并提供了get,set方法，get，set方法语义和volatile相同，因为AtomicLong内部就是使用了volatile修饰的真正的Long变量。另外提供了原子性的自增自减操作，所以计数器可以改下为：

public
class
ThreadSafeCount
{
private
AtomicLong
value
=
new
AtomicLong(0L)
;
public
Long
getCount()
{
return
value.get()
;
}
public
void
inc()
{
value.incrementAndGet()
;
}
}

那么相比使用synchronized的好处在于原子类操作不会导致线程的挂起和重新调度，因为他内部使用的是cas的非阻塞算法。
常用的原子类变量为：

• AtomicLong
• AtomicInteger
• AtomicBoolean
• AtomicReference

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