- package com.sodao.lucene;
-
- import java.util.Random;
-
- public class ThreadLocalTest implements Runnable{
-
- ThreadLocal studenThreadLocal = new ThreadLocal();
-
- @Override
- public void run() {
- String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
- System.out.println(currentThreadName + " is running...");
- Random random = new Random();
- int age = random.nextInt(100);
- System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age);
- Studen studen = getStudent();
- studen.setAge(age);
- System.out.println(currentThreadName + " is first get age: " + studen.getAge());
- try {
- Thread.sleep(500);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println( currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge());
-
- }
-
- private Studen getStudent() {
- Studen studen = studenThreadLocal.get();
- if (null == studen) {
- studen = new Studen();
- studenThreadLocal.set(studen);
- }
- return studen;
- }
-
- public static void main(String[] args) {
- ThreadLocalTest t = new ThreadLocalTest();
- Thread t1 = new Thread(t,"Thread A");
- Thread t2 = new Thread(t,"Thread B");
- t1.start();
- t2.start();
- }
-
- }
-
- class Studen{
- int age;
-
- public int getAge() {
- return age;
- }
-
- public void setAge(int age) {
- this.age = age;
- }
-
- }
package com.sodao.lucene;
import java.util.Random;
public class ThreadLocalTest implements Runnable{
ThreadLocal studenThreadLocal = new ThreadLocal();
@Override
public void run() {
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running...");
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age);
Studen studen = getStudent(); //通过这个方法，为每个线程都独立的new一个student对象，每个线程的的student对象都可以设置不同的值
studen.setAge(age);
System.out.println(currentThreadName + " is first get age: " + studen.getAge());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge());
}
private Studen getStudent() {
Studen studen = studenThreadLocal.get();
if (null == studen) {
studen = new Studen();
studenThreadLocal.set(studen);
}
return studen;
}
public static void main(String[] args) {
ThreadLocalTest t = new ThreadLocalTest();
Thread t1 = new Thread(t,"Thread A");
Thread t2 = new Thread(t,"Thread B");
t1.start();
t2.start();
}
}
class Studen{
int age;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
-------------------------------------
- package com.sodao.lucene;
-
- import java.util.Random;
-
- public class MultiThreadTest implements Runnable{
-
- Studen studen = new Studen();
-
- @Override
- public void run() {
- String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
- System.out.println(currentThreadName + " is running ....");
-
- synchronized (studen) {
- Random random = new Random();
- int age = random.nextInt(100);
- studen.setAge(age);
- System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age);
- System.out.println(currentThreadName + "is first get age: " + studen.getAge() );
- try {
- Thread.sleep(500);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println(currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge() );
- }
- }
-
- public static void main(String[] args) {
- MultiThreadTest m = new MultiThreadTest();
- Thread t1 = new Thread(m,"Thread A");
- Thread t2 = new Thread(m,"Thread B");
- t1.start();
- t2.start();
- }
- }
-
- class Student {
- int age;
-
- public int getAge() {
- return age;
- }
-
- public void setAge(int age) {
- this.age = age;
- }
-
- }
package com.sodao.lucene;
import java.util.Random;
public class MultiThreadTest implements Runnable{
Studen studen = new Studen();
@Override
public void run() {
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running ....");
//同步
synchronized (studen) {
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
studen.setAge(age);
System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age);
System.out.println(currentThreadName + "is first get age: " + studen.getAge() );
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge() );
}
}
public static void main(String[] args) {
MultiThreadTest m = new MultiThreadTest();
Thread t1 = new Thread(m,"Thread A");
Thread t2 = new Thread(m,"Thread B");
t1.start();
t2.start();
}
}
class Student {
int age;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
以上2中方法都实现的功能相同，但方法不一样
ThreadLocal使用场合主要解决多线程中数据数据因并发产生不一致问题。ThreadLocal为每个线程的中并发访问的数据提供一个副本，通过访问副本来运行业务，这样的结果是耗费了内存，单大大减少了线程同步所带来性能消耗，也减少了线程并发控制的复杂度。
ThreadLocal不能使用原子类型，只能使用Object类型。ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多。
ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区
别。synchronized是利用锁的机制，使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，
使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反，它用于在多个线程间通
信时能够获得数据共享。
Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。
当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制，比ThreadLocal更加复杂。
ThreadLocal使用的一般步骤
1、在多线程的类（如ThreadDemo类）中，创建一个ThreadLocal对象threadXxx，用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx。
2、在ThreadDemo类中，创建一个获取要隔离访问的数据的方法getXxx()，在方法中判断，若ThreadLocal对象为null时候，应该new()一个隔离访问类型的对象，并强制转换为要应用的类型。
3、在ThreadDemo类的run()方法中，通过getXxx()方法获取要操作的数据，这样可以保证每个线程对应一个数据对象，在任何时刻都操作的是这个对象。
volatile关键字有什么用？
恐怕比较一下volatile和synchronized的不同是最容易解释清楚的。volatile是变量修饰符，而synchronized则作用于一段或方法；看如下三句get代码：
int i1; int geti1() {return i1;}
volatile int i2; int geti2() {return i2;}
int i3; synchronized int geti3() {return i3;}
geti1()得到存储在当前线程中i1的数值。多个线程有多个i1变量拷贝，而且这些i1之间可以互不相同。换句话说，另一个线程可能已经改变了它线
程内的i1值，而这个值可以和当前线程中的i1值不相同。事实上，Java有个思想叫“主”内存区域，这里存放了变量目前的“准确值”。每个线程可以有它
自己的变量拷贝，而这个变量拷贝值可以和“主”内存区域里存放的不同。因此实际上存在一种可能：“主”内存区域里的i1值是1，线程1里的i1值是2，线
程2里的i1值是3——这在线程1和线程2都改变了它们各自的i1值，而且这个改变还没来得及传递给“主”内存区域或其他线程时就会发生。
而
geti2()得到的是“主”内存区域的i2数值。用volatile修饰后的变量不允许有不同于“主”内存区域的变量拷贝。换句话说，一个变量经
volatile修饰后在所有线程中必须是同步的；任何线程中改变了它的值，所有其他线程立即获取到了相同的值。理所当然的，volatile修饰的变量
存取时比一般变量消耗的资源要多一点，因为线程有它自己的变量拷贝更为高效。
既然volatile关键字已经实现了线程间数据同步，又要
synchronized干什么呢？呵呵，它们之间有两点不同。首先，synchronized获得并释放监视器——如果两个线程使用了同一个对象锁，监
视器能强制保证代码块同时只被一个线程所执行——这是众所周知的事实。但是，synchronized也同步内存：事实上，synchronized在
“主”内存区域同步整个线程的内存。因此，执行geti3()方法做了如下几步：
1. 线程请求获得监视this对象的对象锁（假设未被锁，否则线程等待直到锁释放）
2. 线程内存的数据被消除，从“主”内存区域中读入（Java虚拟机能优化此步。。。[后面的不知道怎么表达,汗]）
3. 代码块被执行
4. 对于变量的任何改变现在可以安全地写到“主”内存区域中（不过geti3()方法不会改变变量值）
5. 线程释放监视this对象的对象锁
因此volatile只是在线程内存和“主”内存间同步某个变量的值，而synchronized通过锁定和解锁某个监视器同步所有变量的值。显然synchronized要比volatile消耗更多资源。
olatile, 用更低的代价替代同步
为什么使用volatile比同步代价更低?
同步的代价, 主要由其覆盖范围决定, 如果可以降低同步的覆盖范围, 则可以大幅提升程序性能.
而volatile的覆盖范围仅仅变量级别的. 因此它的同步代价很低.
volatile原理是什么?
volatile的语义, 其实是告诉处理器, 不要将我放入工作内存, 请直接在主存操作我.(工作内存详见java内存模型)
因此, 当多核或多线程在访问该变量时, 都将直接操作主存, 这从本质上, 做到了变量共享.
volatile的有什么优势?
1, 更大的程序吞吐量
2, 更少的代码实现多线程
3, 程序的伸缩性较好
4, 比较好理解, 无需太高的学习成本
volatile有什么劣势?
1, 容易出问题
2, 比较难设计
volatile运算存在脏数据问题
volatile仅仅能保证变量可见性, 无法保证原子性.
volatile的race condition示例:
public class TestRaceCondition {
private volatile int i = 0;
public void increase() {
i++;
}
public int getValue() {
return i;
}
}
当多线程执行increase方法时, 是否能保证它的值会是线性递增的呢?
答案是否定的.
原因:
这里的increase方法, 执行的操作是i++, 即 i = i + 1;
针对i = i + 1, 在多线程中的运算, 本身需要改变i的值.
如果, 在i已从内存中取到最新值, 但未与1进行运算, 此时其他线程已数次将运算结果赋值给i.
则当前线程结束时, 之前的数次运算结果都将被覆盖.
即, 执行100次increase, 可能结果是 < 100.
一般来说, 这种情况需要较高的压力与并发情况下, 才会出现.
如何避免这种情况?
解决以上问题的方法:
一种是 操作时, 加上同步.
这种方法, 无疑将大大降低程序性能, 且违背了volatile的初衷.
第二种方式是, 使用硬件原语(CAS), 实现非阻塞算法
从CPU原语上, 支持变量级别的低开销同步.
CPU原语-比较并交换(CompareAndSet),实现非阻塞算法
什么是CAS?
cas是现代CPU提供给并发程序使用的原语操作. 不同的CPU有不同的使用规范.
在 Intel 处理器中，比较并交换通过指令的 cmpxchg 系列实现。
PowerPC 处理器有一对名为“加载并保留”和“条件存储”的指令，它们实现相同的目地；
MIPS 与 PowerPC 处理器相似，除了第一个指令称为“加载链接”。
CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)
什么是非阻塞算法?
一个线程的失败或挂起不应该影响其他线程的失败或挂起.这类算法称之为非阻塞(nonblocking)算法
对比阻塞算法:
如果有一类并发操作, 其中一个线程优先得到对象监视器的锁, 当其他线程到达同步边界时, 就会被阻塞.
直到前一个线程释放掉锁后, 才可以继续竞争对象锁.(当然,这里的竞争也可是公平的, 按先来后到的次序)
CAS 原理:
我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。
CAS使用示例(jdk 1.5 并发包 AtomicInteger类分析:)
/**
* Atomically sets to the given value and returns the old value.
*
* @param newValue the new value
* @return the previous value
*/
public final int getAndSet(int newValue) {
for (;;) {
int current = get();
if (compareAndSet(current, newValue))
return current;
}
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
这个方法是, AtomicInteger类的常用方法, 作用是, 将变量设置为指定值, 并返回设置前的值.
它利用了cpu原语compareAndSet来保障值的唯一性.
另, AtomicInteger类中, 其他的实用方法, 也是基于同样的实现方式.
比如 getAndIncrement, getAndDecrement, getAndAdd等等.
CAS语义上存在的"
jdk1.5原子包介绍(基于volatile)
包的特色:
1, 普通原子数值类型AtomicInteger, AtomicLong提供一些原子操作的加减运算.
2, 使用了解决脏数据问题的经典模式-"比对后设定", 即 查看主存中数据是否与预期提供的值一致,如果一致,才更新.
3, 使用AtomicReference可以实现对所有对象的原子引用及赋值.包括Double与Float,
但不包括对其的计算.浮点的计算,只能依靠同步关键字或Lock接口来实现了.
4, 对数组元素里的对象,符合以上特点的, 也可采用原子操作.包里提供了一些数组原子操作类
AtomicIntegerArray, AtomicLongArray等等.
5, 大幅度提升系统吞吐量及性能.
具体使用, 详解java doc.
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