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Java多線程並發鎖和原子操作,你真的了解嗎?

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前言

對於Java多線程,接觸最多的莫過於使用synchronized,這個簡單易懂,但是這synchronized並非性能最優的。今天我就簡單介紹一下幾種鎖。可能我下面講的時候其實很多東西不會特別深刻,最好的方式是自己做實驗,把各種場景在代碼中實驗一下,這樣發發現很多細節。

volatile

作為Java中的輕量級鎖,當多線程中一個線程操作後可以保證其他線程可見,也就是書上所說的“可見性”,另外一個就是“重排序”。所謂重排序指的是JVM對指令的優化。很多人可能在實際實驗中發現好像不是如此,最後的例子我也會說明這一點。

synchronized

這個作為Java中“重量級”的線程安全機制被大家所熟知,這個就不在這裏做解釋了。

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

java.util.concurrent.中是JDK1.5中出的對於一些並發操作的類庫,其中包括很多同學很喜歡的原子類,比如說AtomicInteger。它裏面原理就是一個CAS,這裏就不做過多的闡述,有興趣的可以看看源碼。

好,說一下ReentrantLock,這個鎖主要是能顯示的添加鎖和釋放鎖,好處是更加靈活,能夠更加準確的控制鎖,也能確保系統的穩定,比如說“重連”。後面代碼會有使用到。

實際場景

上面介紹完了幾種鎖,下面用具體的代碼來看看幾種鎖的實際用法,以及各種表現形式。代碼有點長,這裏最好自己實驗一下,然後看看結果,並思考這個結果。

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輸出結果:

i>>>>>381890

vi>>>>>353610

ai>>>>>400000

si>>>>>392718

ri>>>>>392658

從上面的輸出結果來看真是讓人大感意外:只有原子操作AtomicInteger的結果保證了多線程的安全性,而其他不管是用輕量級的volatile還是重量級的synchronized都沒有達到我們想要的效果。這也讓我產生了大在的懷疑。難道問題真的這麽蹊蹺?

從這裏不難看出除了AtomicInteger用的是其自己的方法而其他都是用到了Java的語法糖++操作。而這讓我想起了++操作並非原子操作,而可能在其中間操作導致了其他線程對其他進行了修改,雖然同樣的問題我在《Think in Java》中也找到可以佐證的例子。這裏有一個問題就是synchronized:因為我對si已經加了synchronized操作,但是輸出的結果令人意外,難道還會有問題?這讓我想把這段代碼編譯成字節碼的沖動。好吧,下面看字節碼(這裏我單獨把synchronized這一段操作抽出來,作為分析,其他幾個就算了,不然編譯後的字節碼有點多)

為了方便看,先貼出源代碼

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下面是字節碼,為了節省篇幅,一些不重要的部分我將不貼出

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從這裏一看從monitorenter進入安全區到monitorexit出安全區沒有發現si是處於中間狀態的,那又是在哪出的問題呢?這裏簡單說一下,歸根結底仍然是(++)操作非原子操作,可是很多人疑惑了,這裏不是加鎖了嗎?廢話不多說,在我的深入探析Java線程鎖機制有一個比較詳細的分析。

Java多線程並發鎖和原子操作,你真的了解嗎?