十二、JVM(HotSpot)執行緒安全與鎖優化----終結篇
阿新 • • 發佈：2018-11-01
注：本博文主要是基於JDK1.7會適當加入1.8內容。
執行緒安全：當多個執行緒訪問一個物件時，如果不用考慮這些執行緒在執行環境下的排程和交替執行，也不需要進行額外的同步，或者在呼叫方進行任何其他的協調操作，呼叫這個物件的行為可以獲取正確的結果，那這個物件就是執行緒安全的。
1、Java語言中執行緒安全
- 不可變（final關鍵字）
- 絕對執行緒安全（Vector、HashTable非絕對執行緒安全，集合裡面還包裹著物件）
- 相對執行緒安全（JDK標註為執行緒安全的一些類Vector、HashTable等）
- 相對執行緒安全（通過一些同步方法保證執行緒安全，如HashMap、ArrayList等）
- 執行緒對立（無論呼叫方是否採用了同步措施，都無法再多執行緒環境中併發使用，Thread類中suspend和resume方法，已被棄用）
2、執行緒安全實現方法
- 互斥同步（synchronized和ReentrantLock）—-悲觀
同步是指多個執行緒併發訪問共享資料時，保證共享資料在同一個時刻只能被一個執行緒使用，而互斥是實現同步的一個手段。臨界區（Critical Section）、互斥量（Mutex）和共享量（Semaphore）都是主要互斥實現方式。互斥是因，同步是果；互斥是方法，同步是目的。
-非阻塞同步（CAS可能產生ABA問題和Version）—-樂觀
-無同步方案：可重入程式碼和執行緒本地儲存（ThreadLocal）
3、鎖優化
（1）自旋鎖和自適應自旋
執行緒互斥同步時，掛起和恢復執行緒的操作都需要轉入核心態完成，併發效能壓力大。如果共享資料的鎖定狀態很短，為了這段時間去掛起和恢復顯然不值得，物理機器有一個以上的CPU能讓兩個或以上執行緒同時併發執行，我們可以讓另一個執行緒稍微等一等，但不放棄CPU處理時間，為了執行緒等待，我們只需要讓執行緒執行一個忙迴圈（自旋），這項技術就是自旋，預設自旋次數為10。
自適應自旋是JDK1.6引入，由起那一次在同一個鎖上的自選時間及鎖擁有者決定
（2）鎖消除
虛擬機器即時編譯器執行時，對一些程式碼要求同步，但是被檢測到不可能存在共享資料晶振的鎖進行消除。
（3）鎖粗化
（4）輕量級鎖
對於絕大部分的鎖，整個同步週期內都不存在競爭的。如果沒有競爭，輕量級鎖使用CAS操作避免了使用互斥量的開銷，如果存在鎖競爭，除了互斥量的鎖競爭開銷外，還額外發生CAS操作。
（5）偏向鎖-XX:+UseBiasedLocking
可以提升帶有同步但無競爭的程式效能，如果程式中大多數鎖總是被多個不同的執行緒訪問，那偏向鎖模式是多餘。