java 原子锁
研究ThreadPoolExecutor的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其中大量使用了volatile變量。?
不知為何，因此做了一番查找，研究：?
其中借鑒了很多網(wǎng)上資料。?
在了解volatile變量作用前，先需要明白一些概念：?
什么是原子操作？?
所謂原子操作,就是"不可中斷的一個(gè)或一系列操作" , 在確認(rèn)一個(gè)操作是原子的情況下，多線程環(huán)境里面，我們可以避免僅僅為保護(hù)這個(gè)操作在外圍加上性能昂貴的鎖，甚至借助于原子操作，我們可以實(shí)現(xiàn)互斥鎖。?
很多操作系統(tǒng)都為int類型提供了+-賦值的原子操作版本，比如 NT 提供了 InterlockedExchange 等API， Linux/UNIX也提供了atomic_set 等函數(shù)。?
關(guān)于java中的原子性？?
原子性可以應(yīng)用于除long和double之外的所有基本類型之上的“簡單操作”。對(duì)于讀取和寫入出long和double之外的基本類型變量這樣的操作，可以保證它們會(huì)被當(dāng)作不可分（原子）的操作來操作。?
因?yàn)镴VM的版本和其它的問題，其它的很多操作就不好說了，比如說++操作在C++中是原子操作，但在Java中就不好說了。?
另外，Java提供了AtomicInteger等原子類。再就是用原子性來控制并發(fā)比較麻煩，也容易出問題。?
volatile原理是什么??
Java中volatile關(guān)鍵字原義是“不穩(wěn)定、變化”的意思?
使用volatile和不使用volatile的區(qū)別在于JVM內(nèi)存主存和線程工作內(nèi)存的同步之上。volatile保證變量在線程工作內(nèi)存和主存之間一致。?
其實(shí)是告訴處理器, 不要將我放入工作內(nèi)存, 請(qǐng)直接在主存操作我.?
接下來是測試 ：(通過測試能更好的發(fā)現(xiàn)和分析問題)?
申明了幾種整形的變量，開啟100個(gè)線程同時(shí)對(duì)這些變量進(jìn)行++操作，發(fā)現(xiàn)結(jié)果差異很大：?
>>Execute End:?
>>Atomic: 100000?
>>VInteger: 38790?
>>Integer: 68749?
>>Source i: 99205?
>>Source Vi: 99286?
也就是說除了Atomic，其他的都是錯(cuò)誤的。?
我們通過一些疑問，來解釋一下。?
1：為什么會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)？?
多線程引起的，因?yàn)閷?duì)于多線程同時(shí)操作一個(gè)整型變量在大并發(fā)操作的情況下無法做到同步，而Atom提供了很多針對(duì)此類線程安全問題的解決方案，因此解決了同時(shí)讀寫操作的問題。?
2：為什么會(huì)造成同步問題？?
Java多線程在對(duì)變量進(jìn)行操作的時(shí)候，實(shí)際上是每個(gè)線程會(huì)單獨(dú)分配一個(gè)針對(duì)i值的拷貝(獨(dú)立內(nèi)存區(qū)域)，但是申明的i值確是在主內(nèi)存區(qū)域中，當(dāng)對(duì)i值修改完畢后，線程會(huì)將自己內(nèi)存區(qū)域塊中的i值拷貝到主內(nèi)存區(qū)域中，因此有可能每個(gè)線程拿到的i值是不一樣的，從而出現(xiàn)了同步問題。?
3：為什么使用volatile修飾integer變量后，還是不行？?
因?yàn)関olatile僅僅只是解決了存儲(chǔ)的問題，即i值只是保留在了一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中，但是i++這個(gè)操作，涉及到獲取i值、修改i值、存儲(chǔ)i值(i=i+1)，這里的volatile只是解決了存儲(chǔ)i值得問題，至于獲取和修改i值，確是沒有做到同步。?
4：既然不能做到同步，那為什么還要用volatile這種修飾符？?
主要的一個(gè)原因是方便，因?yàn)橹恍杼砑右粋€(gè)修飾符即可，而無需做對(duì)象加鎖、解鎖這么麻煩的操作。但是本人不推薦使用這種機(jī)制，因?yàn)楸容^容易出問題(臟數(shù)據(jù))，而且也保證不了同步。?
5：那到底如何解決這樣的問題？?
第一種：采用同步synchronized解決，這樣雖然解決了問題，但是也降低了系統(tǒng)的性能。?
第二種：采用原子性數(shù)據(jù)Atomic變量，這是從JDK1.5開始才存在的針對(duì)原子性的解決方案，這種方案也是目前比較好的解決方案了。?
6：Atomic的實(shí)現(xiàn)基本原理？?
首先Atomic中的變量是申明為了volatile變量的，這樣就保證的變量的存儲(chǔ)和讀取是一致的，都是來自同一個(gè)內(nèi)存塊，然后Atomic提供了getAndIncrement方法，該方法對(duì)變量的++操作進(jìn)行了封裝，并提供了compareAndSet方法，來完成對(duì)單個(gè)變量的加鎖和解鎖操作，方法中用到了一個(gè)UnSafe的對(duì)象，現(xiàn)在還不知道這個(gè)UnSafe的工作原理(似乎沒有公開源代碼)。Atomic雖然解決了同步的問題，但是性能上面還是會(huì)有所損失，不過影響不大，網(wǎng)上有針對(duì)這方面的測試，大概50million的操作對(duì)比是250ms : 850ms，對(duì)于大部分的高性能應(yīng)用，應(yīng)該還是夠的了。?
Java代碼?? package?qflag.ucstar.test.thread;?? ?? import?java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;?? ?? /**? ?*?測試原子性的同步? ?*?@author?polarbear?2009-3-14? ?*? ?*/?? public?class?TestAtomic?{?? ?????? ????public?static?AtomicInteger?astom_i?=?new?AtomicInteger();?? ?????? ????public?static?volatile?Integer?v_integer_i?=?0;?? ?????? ????public?static?volatile?int?v_i?=?0;?? ?????? ????public?static?Integer?integer_i?=?0;?? ?????? ????public?static?int?i?=?0;?? ?????? ????public?static?int?endThread?=?0;?? ?????? ????public?static?void?main(String[]?args)?{?? ????????new?TestAtomic().testAtomic();?? ????}?? ?????? ????public?void?testAtomic()?{?? ?????????? ????????for(int?i=0;?i<100;?i++)?{?? ????????????new?Thread(new?IntegerTestThread()).start();?? ????????}?? ?????????? ????????try?{?? ????????????for(;;)?{?? ????????????????Thread.sleep(500);?? ????????????????if(TestAtomic.endThread?==?100)?{?? ????????????????????System.out.println(">>Execute?End:");?? ????????????????????System.out.println(">>Atomic:?\t"+TestAtomic.astom_i);?? ????????????????????System.out.println(">>VInteger:?\t"+TestAtomic.v_integer_i);?? ????????????????????System.out.println(">>Integer:?\t"+TestAtomic.integer_i);?? ????????????????????System.out.println(">>Source?i:?\t"+TestAtomic.i);?? ????????????????????System.out.println(">>Source?Vi:?\t"+TestAtomic.v_i);?? ????????????????????break;?? ????????????????}?? ????????????}?? ?????????????? ????????}?catch?(Exception?e)?{?? ????????????e.printStackTrace();?? ????????}?? ????}?? ?????? }?? class?IntegerTestThread?implements?Runnable?{?? ????public?void?run()?{?? ????????int?x?=?0;?? ????????while(x<1000)?{?? ????????????TestAtomic.astom_i.incrementAndGet();?? ????????????TestAtomic.v_integer_i++;?? ????????????TestAtomic.integer_i++;?? ????????????TestAtomic.i++;?? ????????????TestAtomic.v_i++;?? ????????????x++;?? ????????}?? ????????++TestAtomic.endThread;?? ????}?? } ?
不知為何，因此做了一番查找，研究：?
其中借鑒了很多網(wǎng)上資料。?
在了解volatile變量作用前，先需要明白一些概念：?
什么是原子操作？?
所謂原子操作,就是"不可中斷的一個(gè)或一系列操作" , 在確認(rèn)一個(gè)操作是原子的情況下，多線程環(huán)境里面，我們可以避免僅僅為保護(hù)這個(gè)操作在外圍加上性能昂貴的鎖，甚至借助于原子操作，我們可以實(shí)現(xiàn)互斥鎖。?
很多操作系統(tǒng)都為int類型提供了+-賦值的原子操作版本，比如 NT 提供了 InterlockedExchange 等API， Linux/UNIX也提供了atomic_set 等函數(shù)。?
關(guān)于java中的原子性？?
原子性可以應(yīng)用于除long和double之外的所有基本類型之上的“簡單操作”。對(duì)于讀取和寫入出long和double之外的基本類型變量這樣的操作，可以保證它們會(huì)被當(dāng)作不可分（原子）的操作來操作。?
因?yàn)镴VM的版本和其它的問題，其它的很多操作就不好說了，比如說++操作在C++中是原子操作，但在Java中就不好說了。?
另外，Java提供了AtomicInteger等原子類。再就是用原子性來控制并發(fā)比較麻煩，也容易出問題。?
volatile原理是什么??
Java中volatile關(guān)鍵字原義是“不穩(wěn)定、變化”的意思?
使用volatile和不使用volatile的區(qū)別在于JVM內(nèi)存主存和線程工作內(nèi)存的同步之上。volatile保證變量在線程工作內(nèi)存和主存之間一致。?
其實(shí)是告訴處理器, 不要將我放入工作內(nèi)存, 請(qǐng)直接在主存操作我.?
接下來是測試 ：(通過測試能更好的發(fā)現(xiàn)和分析問題)?
申明了幾種整形的變量，開啟100個(gè)線程同時(shí)對(duì)這些變量進(jìn)行++操作，發(fā)現(xiàn)結(jié)果差異很大：?
>>Execute End:?
>>Atomic: 100000?
>>VInteger: 38790?
>>Integer: 68749?
>>Source i: 99205?
>>Source Vi: 99286?
也就是說除了Atomic，其他的都是錯(cuò)誤的。?
我們通過一些疑問，來解釋一下。?
1：為什么會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)？?
多線程引起的，因?yàn)閷?duì)于多線程同時(shí)操作一個(gè)整型變量在大并發(fā)操作的情況下無法做到同步，而Atom提供了很多針對(duì)此類線程安全問題的解決方案，因此解決了同時(shí)讀寫操作的問題。?
2：為什么會(huì)造成同步問題？?
Java多線程在對(duì)變量進(jìn)行操作的時(shí)候，實(shí)際上是每個(gè)線程會(huì)單獨(dú)分配一個(gè)針對(duì)i值的拷貝(獨(dú)立內(nèi)存區(qū)域)，但是申明的i值確是在主內(nèi)存區(qū)域中，當(dāng)對(duì)i值修改完畢后，線程會(huì)將自己內(nèi)存區(qū)域塊中的i值拷貝到主內(nèi)存區(qū)域中，因此有可能每個(gè)線程拿到的i值是不一樣的，從而出現(xiàn)了同步問題。?
3：為什么使用volatile修飾integer變量后，還是不行？?
因?yàn)関olatile僅僅只是解決了存儲(chǔ)的問題，即i值只是保留在了一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中，但是i++這個(gè)操作，涉及到獲取i值、修改i值、存儲(chǔ)i值(i=i+1)，這里的volatile只是解決了存儲(chǔ)i值得問題，至于獲取和修改i值，確是沒有做到同步。?
4：既然不能做到同步，那為什么還要用volatile這種修飾符？?
主要的一個(gè)原因是方便，因?yàn)橹恍杼砑右粋€(gè)修飾符即可，而無需做對(duì)象加鎖、解鎖這么麻煩的操作。但是本人不推薦使用這種機(jī)制，因?yàn)楸容^容易出問題(臟數(shù)據(jù))，而且也保證不了同步。?
5：那到底如何解決這樣的問題？?
第一種：采用同步synchronized解決，這樣雖然解決了問題，但是也降低了系統(tǒng)的性能。?
第二種：采用原子性數(shù)據(jù)Atomic變量，這是從JDK1.5開始才存在的針對(duì)原子性的解決方案，這種方案也是目前比較好的解決方案了。?
6：Atomic的實(shí)現(xiàn)基本原理？?
首先Atomic中的變量是申明為了volatile變量的，這樣就保證的變量的存儲(chǔ)和讀取是一致的，都是來自同一個(gè)內(nèi)存塊，然后Atomic提供了getAndIncrement方法，該方法對(duì)變量的++操作進(jìn)行了封裝，并提供了compareAndSet方法，來完成對(duì)單個(gè)變量的加鎖和解鎖操作，方法中用到了一個(gè)UnSafe的對(duì)象，現(xiàn)在還不知道這個(gè)UnSafe的工作原理(似乎沒有公開源代碼)。Atomic雖然解決了同步的問題，但是性能上面還是會(huì)有所損失，不過影響不大，網(wǎng)上有針對(duì)這方面的測試，大概50million的操作對(duì)比是250ms : 850ms，對(duì)于大部分的高性能應(yīng)用，應(yīng)該還是夠的了。?
Java代碼??
總結(jié)
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