摘要：在多線程的問題上面概念比較多，也需要慢慢理解，其實(shí)也在多線程的鎖的上面做了很多優(yōu)化，還有互斥同步和非互斥同步，還有很多概念，什么是自旋和自適應(yīng)自旋，鎖消除順便提一下，上面的字符串拼接的例子就是用到了這種優(yōu)化方式，鎖粗化，我們下次再繼續(xù)分享。

在我們平常的開發(fā)工作中，或多或少的都能接觸到多線程編程或者一些并發(fā)問題，隨著操作系統(tǒng)和系統(tǒng)硬件的升級(jí)，并發(fā)編程被越來(lái)越多的運(yùn)用到我們的開發(fā)中，我們使用多線程的最初的想法是能夠更大程度的利用系統(tǒng)資源，但是我們?cè)谑褂枚嗑€程的時(shí)候，也會(huì)有一些問題的存在，我們先來(lái)看一段代碼。

    private static int i = 0;

    private static void increse(){
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread[] threads = new Thread[20];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++){
            threads[i] = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 10000; j++){
                        increse();
                    }
                }
            });
            threads[i].start();
        }
        
        while (Thread.activeCount() > 1){
            Thread.yield();
        }
        
        System.out.println(i);
    }

首先看看這段代碼是沒有問題的，但是如果在多線程的環(huán)境中，這段代碼運(yùn)行的結(jié)果基本是都不一樣的，這里是開啟20個(gè)線程，然后每一個(gè)線程調(diào)用increse()方法對(duì)變量i進(jìn)行一個(gè)賦值操作，預(yù)期的一個(gè)輸出應(yīng)該是200000，但是為什么會(huì)每一次的輸出都不太一樣呢？原因就在于這個(gè)地方i++，這里就是產(chǎn)生并發(fā)問題的根本原因，那看起來(lái)很簡(jiǎn)單的一個(gè)i++為什么會(huì)有這種問題？這里就簡(jiǎn)單的從java內(nèi)存模型(JMM)來(lái)了解一下，首先JMM規(guī)定，每一個(gè)線程運(yùn)行時(shí)都會(huì)有一個(gè)工作內(nèi)存，然后變量i是存儲(chǔ)在主內(nèi)存的，每次線程在計(jì)算數(shù)據(jù)的時(shí)候都要去主內(nèi)存中獲取當(dāng)前變量的值，那么簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是一個(gè)線程將變量i計(jì)算得到結(jié)果后，還沒有將這個(gè)數(shù)據(jù)刷新到主內(nèi)存，在這個(gè)時(shí)候，其他的線程已經(jīng)獲取到了原來(lái)的值，換句話說(shuō)，本線程中獲取到的數(shù)據(jù)是否是最新的，這個(gè)是不知道的。但是這只是從JMM角度來(lái)簡(jiǎn)單的說(shuō)一下，i++這個(gè)看似簡(jiǎn)單的操作其實(shí)包含了三個(gè)操作，獲取i的值，對(duì)i進(jìn)行自增，然后對(duì)i進(jìn)行賦值。就是在這幾個(gè)操作中，其他的線程會(huì)有很多的時(shí)間來(lái)做很多的事情，那有人會(huì)問，是不是將這個(gè)i++操作同步就可以了？是的，那該如何同步呢？

有人說(shuō)用volatile來(lái)修飾一下變量i不就可以了么？是的，java中volatile這個(gè)關(guān)鍵字確實(shí)是提供了一個(gè)同步的功能，但是為什么在這里修改一下還是沒有效果呢？原因就在于如果一個(gè)變量用volatile修飾之后，只是會(huì)讓其他的線程立即能夠知道當(dāng)前變量的值是多少，這里就叫做可見性，但是還是解決不了i++這幾個(gè)操作的問題，那如何處理，又有人提出用synchronized這個(gè)關(guān)鍵字，不得不承認(rèn)，這個(gè)關(guān)鍵字確實(shí)很強(qiáng)大，是能夠解決這個(gè)問題，那我們有沒有考慮過(guò)這個(gè)為什么可以解決這個(gè)問題，是如何解決的，那還是簡(jiǎn)單的說(shuō)一下，首先synchronized是屬于JVM級(jí)別的，有這個(gè)關(guān)鍵字的方法或者代碼塊，最后會(huì)被解釋成monitorenter和monitorexit指令，這兩個(gè)字節(jié)碼都明確需要一個(gè)reference類型的參數(shù)來(lái)指出要鎖定或者解鎖的對(duì)象，像這樣：

public synchronized String f(){
    //code
}

synchronized(object){
    //code
}

看到這里，我們應(yīng)該能明白synchronized為什么可以解決上面程序的問題，但是我們還應(yīng)該要明確一個(gè)概念就是原子性，換句話說(shuō)，就是我們?cè)谔幚硪恍┒嗑€程的問題的時(shí)候，應(yīng)該保證一些共享數(shù)據(jù)的操作是原子性的，這樣才能保證正確性，看到這里，相信你也有了一個(gè)大概的理解，那我們來(lái)總結(jié)一下，在處理多線程的問題的時(shí)候，哪些點(diǎn)是值得注意的，可見性，原子性，有序性，這幾個(gè)點(diǎn)是保證多線程能夠正確的一個(gè)前提條件，至于什么是有序性，這里涉及到內(nèi)存指令的重排序，不在討論范圍內(nèi)，以后再來(lái)討論。

這里還要指出一個(gè)問題，就是是否我們?cè)谔幚矶嗑€程問題的時(shí)候，一定要同步，或者說(shuō)一定要加鎖，這個(gè)也不是一定的，之前網(wǎng)上有一個(gè)說(shuō)笑的方式，就是我們?cè)谔幚矶嗑€程的問題的時(shí)候，有時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)，代碼又被寫成了單線程，當(dāng)然這只是一個(gè)玩笑話，但是這里我們也能看出來(lái)，是不是單線程的程序就不會(huì)有這些問題？答案是肯定的，因?yàn)閱尉€程不存在資源競(jìng)爭(zhēng)的問題，也就不需要再討論了。

那么我們什么時(shí)候需要使用同步，什么時(shí)候又不需要呢？我們來(lái)看一段代碼

    public String f(String s1, String s2, String s3){
        return s1 + s2 +s3;
    }

這是一個(gè)字符串拼接的一個(gè)方法，我們來(lái)反編譯看一下，這里JVM到底是怎么做的？

這里很明顯的能夠看出來(lái)，最后是通過(guò)StringBuilder來(lái)為我們生成了最后的結(jié)果，那有人會(huì)問，這里線程安全么？是的，這里是線程安全的，因?yàn)樵谶@個(gè)方法中，雖然也有變量的使用，但是都是屬于線程內(nèi)部在使用，其他的線程根本不會(huì)訪問到或者說(shuō)這些變量也不會(huì)讓其他線程訪問到，我們稱其為沒有方法逃逸，也就是說(shuō)只能在本線程中使用這些變量，這里是線程安全的，至于什么是逃逸分析，簡(jiǎn)單的提一下就是這是JVM的高級(jí)優(yōu)化的一種方式，說(shuō)的再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是別的線程訪問不到這個(gè)變量，這樣的代碼是不需要同步的。

在多線程的問題上面概念比較多，也需要慢慢理解，其實(shí)JVM也在多線程的鎖的上面做了很多優(yōu)化，還有互斥同步和非互斥同步，還有很多概念，什么是自旋和自適應(yīng)自旋，鎖消除(順便提一下，上面的字符串拼接的例子就是用到了這種優(yōu)化方式)，鎖粗化，我們下次再繼續(xù)分享。