一、线程安全等级
之前的博客中已有所提及“线程平安”问题，个别咱们常说某某类是线程平安的，某某是非线程平安的。其实线程平安并不是一个“非黑即白”单项选择题。
依照“线程平安”的平安水平由强到弱来排序，咱们能够将 java 语言中各种操作共享的数据分为以下 5 类： 不可变、相对线程平安、绝对线程平安、线程兼容和线程对抗。
1、不可变
在 java 语言中，不可变的对象肯定是线程平安的，无论是对象的办法实现还是办法的调用者，都不须要再采取任何的线程平安保障措施。如 final 关键字润饰的数据不可批改，可靠性最高。
2、相对线程平安
相对的线程平安齐全满足 Brian GoetZ 给出的线程平安的定义，这个定义其实是很严格的，一个类要达到“不论运行时环境如何，调用者都不须要任何额定的同步措施”通常须要付出很大的代价。
3、绝对线程平安
绝对线程平安就是咱们通常意义上所讲的一个类是“线程平安”的。
它须要保障对这个对象独自的操作是线程平安的，咱们在调用的时候不须要做额定的保障措施，然而对于一些特定程序的间断调用，就可能须要在调用端应用额定的同步伎俩来保障调用的正确性。
在 java 语言中，大部分的线程安全类都属于绝对线程平安的，例如 Vector、HashTable、Collections 的 synchronizedCollection() 办法保障的汇合。
4、线程兼容
线程兼容就是咱们通常意义上所讲的一个类不是线程平安的。
线程兼容是指对象自身并不是线程平安的，然而能够通过在调用端正确地应用同步伎俩来保障对象在并发环境下能够平安地应用。Java API 中大部分的类都是属于线程兼容的。如与后面的 Vector 和 HashTable 绝对应的汇合类 ArrayList 和 HashMap 等。
5、线程对抗
线程对抗是指无论调用端是否采取了同步谬误，都无奈在多线程环境中并发应用的代码。因为 java 语言天生就具备多线程个性，线程对抗这种排挤多线程的代码是很少呈现的。
一个线程对抗的例子是 Thread 类的 supend() 和 resume() 办法。如果有两个线程同时持有一个线程对象，一个尝试去中断线程，另一个尝试去复原线程，如果并发进行的话，无论调用时是否进行了同步，指标线程都有死锁危险。正因而如此，这两个办法曾经被废除啦。
二、线程平安的实现办法
保障线程平安以是否须要同步伎俩分类，分为同步计划和无需同步计划。
1、互斥同步
互斥同步是最常见的一种并发正确性保障伎俩。同步是指在多线程并发访问共享数据时，保障共享数据在同一时刻只被一个线程应用（同一时刻，只有一个线程在操作共享数据）。而互斥是实现同步的一种伎俩，临界区、互斥量和信号量都是次要的互斥实现形式。因而，在这 4 个字外面，互斥是因，同步是果；互斥是办法，同步是目标。
在 java 中，最根本的互斥同步伎俩就是 synchronized 关键字，synchronized 关键字编译之后，会在同步块的前后别离造成 monitorenter 和 monitorexit 这两个字节码品质，这两个字节码指令都须要一个 reference 类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。
此外，ReentrantLock 也是通过互斥来实现同步。在根本用法上，ReentrantLock 与 synchronized 很类似，他们都具备一样的线程重入个性。
互斥同步最次要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题，因而这种同步也成为阻塞同步。从解决问题的形式上说，互斥同步属于一种乐观的并发策略，总是认为只有不去做正确地同步措施（例如加锁），那就必定会呈现问题，无论共享数据是否真的会呈现竞争，它都要进行加锁。
2、非阻塞同步
随着硬件指令集的倒退，呈现了基于冲突检测的乐观并发策略，艰深地说，就是先进行操作，如果没有其余线程争用共享数据，那操作就胜利了；如果共享数据有争用，产生了抵触，那就再采纳其余的弥补措施。（最常见的弥补谬误就是一直地重试，直到胜利为止），这种乐观的并发策略的许多实现都不须要把线程挂起，因而这种同步操作称为非阻塞同步。
非阻塞的实现 CAS（compareandswap）：CAS 指令须要有 3 个操作数，别离是内存地址（在 java 中了解为变量的内存地址，用 V 示意）、旧的预期值（用 A 示意）和新值（用 B 示意）。CAS 指令执行时，CAS 指令指令时，当且仅当 V 处的值合乎旧预期值 A 时，处理器用 B 更新 V 处的值，否则它就不执行更新，然而无论是否更新了 V 处的值，都会返回 V 的旧值，上述的处理过程是一个原子操作。
CAS 毛病：
ABA 问题：因为 CAS 须要在操作值的时候查看下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，然而一个值原来是 A，变成了 B，又变成了 A，那么应用 CAS 进行查看时会发现它的值没有发生变化，然而实际上却变动了。
ABA 问题的解决思路就是应用版本号。在变量后面追加版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么 A -B- A 就变成了 1A-2B-3C。JDK 的 atomic 包里提供了一个类 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题。这个类的 compareAndSet 办法作用是首先查看以后援用是否等于预期援用，并且以后标记是否等于预期标记，如果全副相等，则以原子形式将该援用和该标记的值设置为给定的更新值。
3、无需同步计划
要保障线程平安，并不是肯定就要进行同步，两者没有因果关系。同步只是保障共享数据争用时的正确性的伎俩，如果一个办法原本就不波及共享数据，那它天然就无需任何同步操作去保障正确性，因而会有一些代码天生就是线程平安的。
1）可重入代码
可重入代码（ReentrantCode）也称为纯代码（Pure Code），能够在代码执行的任何时刻中断它，转而去执行另外一段代码，而在控制权返回后，原来的程序不会呈现任何谬误。所有的可重入代码都是线程平安的，然而并非所有的线程平安的代码都是可重入的。
可重入代码的特点是不依赖存储在堆上的数据和专用的系统资源、用到的状态量都是由参数中传入、不调用 非可重入的办法等。
（类比：synchronized 领有锁重入的性能，也就是在应用 synchronized 时，当一个线程失去一个对象锁后，再次申请此对象锁时时能够再次失去该对象的锁）
2）线程本地存储
如果一段代码中所需的数据必须与其余代码共享，那就看看这些共享数据的代码是否能保障在同一个线程中执行？如果能保障，咱们就能够把共享数据的可见范畴限度在同一个线程之内。这样无需同步也能保障线程之间不呈现数据的争用问题。
合乎这种特点的利用并不少见，大部分应用生产队列的架构模式（如“生产者 - 消费者”模式）都会将产品的生产过程尽量在一个线程中生产完。其中最重要的一个利用实例就是经典的 Web 交互模型中的“一个申请对应一个服务器线程（Thread-per-Request）”的解决形式，这种解决形式的广泛应用使得很多 Web 服务器利用都能够应用线程本地存储来解决线程平安问题。
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