1 鎖

如果多個(gè)變量間的變化不是彼此獨(dú)立的，某個(gè)值的改變會(huì)制約其他幾個(gè)變量，因此，更新一個(gè)變量的時(shí)候，要在同一個(gè)原子操作中更新其他幾個(gè)。為了保護(hù)狀態(tài)的一致性，要在單一的原子操作中更新相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)變量。

1.1 Synchronized

Java提供了強(qiáng)制原子性的內(nèi)置鎖機(jī)制，Synchronized塊：一個(gè)塊有兩部分，鎖對(duì)象的引用，以及這個(gè)鎖保護(hù)的代碼塊。同一時(shí)間，只有一個(gè)線程可以運(yùn)行特定鎖保護(hù)的代碼塊，因此由同一個(gè)鎖保護(hù)的synchronized塊會(huì)各自原子地執(zhí)行，不會(huì)相互干擾-----確保一組語句（statements）作為單獨(dú)的，不可分割的單元。

可重進(jìn)入

當(dāng)一個(gè)線程請(qǐng)求其他線程已經(jīng)占有的鎖時(shí)，請(qǐng)求線程被阻塞。然后內(nèi)部鎖，對(duì)于同一個(gè)線程的代碼，內(nèi)部鎖具有可重進(jìn)入，因此線程在試圖獲得它自己占有的鎖時(shí)，請(qǐng)求會(huì)成功。重進(jìn)入方便了鎖行為的封裝，簡化了開發(fā)。假設(shè)有A、B兩個(gè)類，A繼承B，分別有a、b方法，都加了synchronized關(guān)鍵字，那么在a調(diào)用b的時(shí)候，，都會(huì)試圖獲得鎖，如果沒有重進(jìn)入，那么有一個(gè)鎖就用于無法得到，一直處于等待狀態(tài)。

大家都知道可以用鎖來解決并發(fā)問題，但在具體使用上還有很多講究，比如：

· 每個(gè)共享的可變變量都需要由一個(gè)個(gè)確定的鎖保護(hù)。

· 一旦使用了鎖，就意味著這段代碼的執(zhí)行就喪失了操作系統(tǒng)多道程序的特性，會(huì)在一定程度上影響性能

· 鎖不能解決在分布式環(huán)境共享變量的并發(fā)問題

1.2 Lock

JDK1.5以后的Lock是鎖的一個(gè)抽象，它允許把鎖定的實(shí)現(xiàn)作為Java類，而不是語言的特性來實(shí)現(xiàn)。就為Lock的多種實(shí)現(xiàn)留下了空間，各種實(shí)現(xiàn)可以有不同的調(diào)度算法，性能特性或者鎖定語義。

Synchronized確保了共享變量的原子性和可見性，它能夠?qū)崿F(xiàn)同步，但是，它也有一些限制：無法中斷一個(gè)正在等候獲得鎖的線程，也無法通過投票得到鎖。

1.3 ReentrantLock，可重入鎖

ReentrantLock類實(shí)現(xiàn)了Lock，它擁有與synchronized相同的并發(fā)性和內(nèi)存語義，但是他添加了類似鎖投票，定時(shí)鎖等候和可中斷鎖等候的一些特性。不過它在使用的時(shí)候必須在finally中unLock，另外JVM用synchronized管理鎖定請(qǐng)求和釋放時(shí)，JVM在生成線程轉(zhuǎn)存儲(chǔ)時(shí)能夠包括鎖定信息，這樣對(duì)調(diào)試很有用。Lock只是普通的類，JVM不知道具體哪個(gè)線程擁有Lock對(duì)象。

所以在大多數(shù)情況下，使用synchronizeed更好，除非確實(shí)需要synchronized沒有的特性，比如時(shí)間鎖等候，可中斷鎖等候、無塊結(jié)構(gòu)鎖、和鎖投票等。

ReentrantLock構(gòu)造器的一個(gè)參數(shù)是boolean值，它允許選擇一個(gè)公平（fair）鎖，還是一個(gè)不公平鎖。公平鎖使線程按照請(qǐng)求順序依次獲得鎖，不公平鎖并不是按順序來的。CPU的線程調(diào)度本來就是不公平的，JVM保證了所有線程都會(huì)得到他們所等候的鎖，大多數(shù)情況下，確保所得公平性的成本非常高，比synchronized高的多，所以默認(rèn)情況下，使用false的參數(shù)就可以了。

1.4 ReadWriteLock

維護(hù)了一對(duì)相關(guān)的鎖，一個(gè)用于只讀操作，另一個(gè)用于寫入操作，只要沒有writer，讀取鎖可以由多個(gè)reader線程同時(shí)保持。寫入鎖是獨(dú)占地。

與互斥鎖相比，讀-寫鎖允許對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行更高級(jí)別的訪問。雖然依次只有一個(gè)線程可以修改共享數(shù)據(jù)，但在許多情況下，任何數(shù)量的線程可以同時(shí)讀取共享數(shù)據(jù)。

例如，某個(gè)數(shù)據(jù)填充后，不經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行修改，因?yàn)椴唤?jīng)常對(duì)其進(jìn)行修改，所以這種情況，用讀-寫鎖筆記哦合適。

2 并發(fā)容器類

3  原子變量類與CAS

在java中確保共享變量線程安全的傳統(tǒng)方式是使用同步，同步可以確定訪問一組變量的所有線程都將擁有對(duì)這些變量的獨(dú)占訪問權(quán)（原子性），并且其他線程獲得該鎖定時(shí)，將可以看到對(duì)這些變量的更改（可見性）。但是鎖的代價(jià)太昂貴，特別是在競爭很厲害的時(shí)候，影響吞吐量。

3.1 CAS

支持并發(fā)的第一個(gè)處理器提供原子的測(cè)試并設(shè)置操作，通常在單位上運(yùn)行這項(xiàng)操作?，F(xiàn)在的處理器（包括 Intel 和 Sparc 處理器）使用的最通用的方法是實(shí)現(xiàn)名為 比較并轉(zhuǎn)換或 CAS 的原語。CAS 操作包含三個(gè)操作數(shù) —— 內(nèi)存位置（V）、預(yù)期原值（A）和新值(B)

CAS 原理:

我認(rèn)為位置 V 應(yīng)該包含值 A；如果包含該值，則將 B 放到這個(gè)位置；否則，不要更改該位置，只告訴我這個(gè)位置現(xiàn)在的值即可。

基于 CAS 的并發(fā)算法稱為 無鎖定算法，因?yàn)榫€程不必再等待鎖定（有時(shí)稱為互斥或關(guān)鍵部分，這取決于線程平臺(tái)的術(shù)語）。無論 CAS 操作成功還是失敗，在任何一種情況中，它都在可預(yù)知的時(shí)間內(nèi)完成。如果 CAS 失敗，調(diào)用者可以重試 CAS 操作或采取其他適合的操作。

3.2 非阻塞算法

個(gè)線程的失敗或掛起不應(yīng)該影響其他線程的失敗或掛起.這類算法稱之為非阻塞(nonblocking)算法。

對(duì)比阻塞算法:
如果有一類并發(fā)操作, 其中一個(gè)線程優(yōu)先得到對(duì)象監(jiān)視器的鎖, 當(dāng)其他線程到達(dá)同步邊界時(shí), 就會(huì)被阻塞.直到前一 個(gè)線程釋放掉鎖后, 才可以繼續(xù)競爭對(duì)象鎖.(當(dāng)然,這里的競爭也可是公平的, 按先來后到的次序)

3.3 原子類

JDK 5.0之后，在 java.util.concurrent.atomic 包中添加原子變量類之后，這種情況才發(fā)生了改變。所有原子變量類都公開比較并設(shè)置原語（與比較并交換類似），這些原語都是使用平臺(tái)上可用的最快本機(jī)結(jié)構(gòu)（比較并交換、加載鏈接/條件存儲(chǔ)，最壞的情況下是旋轉(zhuǎn)鎖）來實(shí)現(xiàn)的。 java.util.concurrent.atomic 包中提供了原子變量的 9 種風(fēng)格。 

3.4 ABA問題

假設(shè), 第一次讀取V地址的A值, 然后通過CAS來判斷V地址的值是否仍舊為A, 如果是, 就將B的值寫入V地址,覆蓋A值.

但是, 語義上, 有一個(gè)漏洞, 當(dāng)?shù)谝淮巫x取V的A值, 此時(shí), 內(nèi)存V的值變?yōu)?/font>B值, 然后在未執(zhí)行CAS前, 又變回了A值.
此時(shí), CAS再執(zhí)行時(shí), 會(huì)判斷其正確的, 并進(jìn)行賦值.