如何在不加锁的情况下解决线程安全问题

简介: 如何在不加锁的情况下解决线程安全问题

1. 什么是线程安全问题


线程安全问题就是多个线程同时对于某个共享资源的访问,导致的原子性,可见性和有序性的问题,而这些问题会导致共享数据存在一个不可预测性,使得程序在执行过程中会出现一些超过预期的一个结果


image.png

image.png


2. 解决线程安全问题的方式


一般情况下解决线程安全问题的方式是增加同步锁,常见的是像synchronzied,lock等等,由于导致线程安全问题的根本原因是多线程并行访问。对共享资源加锁之后呢,多个线程在访问这个资源的时候,必须要先获得锁,也就是先获得访问资格,而同步锁的特征是在同一个时刻只允许一个线程访问这样一个资源,直到锁被释放,虽然这种方式,可以解决线程安全性的一个问题,但同时带来的是加锁和释放锁所带来的一个性能开销,因为加锁涉及用户空间和内核空间的一个转换以及上下文切换



3. 如何在不加锁解决线程安全问题


如何在性能和安全性之间去取得一个平衡,这就引出了一个无锁并发的概念,一般来说会有以下几种说法


  1. 通过自选锁(CAS),所谓自选锁是指线程在没有抢占的锁的情况下先自旋指定的次数,去尝试获得锁

image.png

  1. 乐观锁,给每个数据增加一个版本号,一旦数据发生变化,则去修改这个版本号,那在Java里面,有一个CAS的一个机制,去完成乐观锁的一个功能


  1. 在程序设计中,尽量去减少共享对象的一个使用,从业务上去实现隔离避免并发



相关文章
|
1月前
|
安全 编译器 C#
C#学习相关系列之多线程---lock线程锁的用法
C#学习相关系列之多线程---lock线程锁的用法
|
3月前
多线程并发锁的方案—原子操作
多线程并发锁的方案—原子操作
|
2月前
|
安全 Java C++
解释Python中的全局解释器锁(GIL)和线程安全的概念。
解释Python中的全局解释器锁(GIL)和线程安全的概念。
26 0
|
3月前
|
数据处理
多线程与并发编程【线程对象锁、死锁及解决方案、线程并发协作、生产者与消费者模式】(四)-全面详解(学习总结---从入门到深化)
多线程与并发编程【线程对象锁、死锁及解决方案、线程并发协作、生产者与消费者模式】(四)-全面详解(学习总结---从入门到深化)
43 1
|
1月前
|
存储 安全 Java
并发编程知识点(volatile、JMM、锁、CAS、阻塞队列、线程池、死锁)
并发编程知识点(volatile、JMM、锁、CAS、阻塞队列、线程池、死锁)
71 3
|
9天前
|
安全 Java 调度
Java并发编程:深入理解线程与锁
【4月更文挑战第18天】本文探讨了Java中的线程和锁机制,包括线程的创建(通过Thread类、Runnable接口或Callable/Future)及其生命周期。Java提供多种锁机制,如`synchronized`关键字、ReentrantLock和ReadWriteLock,以确保并发访问共享资源的安全。此外,文章还介绍了高级并发工具,如Semaphore(控制并发线程数)、CountDownLatch(线程间等待)和CyclicBarrier(同步多个线程)。掌握这些知识对于编写高效、正确的并发程序至关重要。
|
12天前
|
存储 缓存 Java
线程同步的艺术:探索 JAVA 主流锁的奥秘
本文介绍了 Java 中的锁机制,包括悲观锁与乐观锁的并发策略。悲观锁假设多线程环境下数据冲突频繁,访问前先加锁,如 `synchronized` 和 `ReentrantLock`。乐观锁则在访问资源前不加锁,通过版本号或 CAS 机制保证数据一致性,适用于冲突少的场景。锁的获取失败时,线程可以选择阻塞(如自旋锁、适应性自旋锁)或不阻塞(如无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁)。此外,还讨论了公平锁与非公平锁,以及可重入锁与非可重入锁的特性。最后,提到了共享锁(读锁)和排他锁(写锁)的概念,适用于不同类型的并发访问需求。
43 2
|
13天前
|
Java 程序员 编译器
Java中的线程同步与锁优化策略
【4月更文挑战第14天】在多线程编程中,线程同步是确保数据一致性和程序正确性的关键。Java提供了多种机制来实现线程同步,其中最常用的是synchronized关键字和Lock接口。本文将深入探讨Java中的线程同步问题,并分析如何通过锁优化策略提高程序性能。我们将首先介绍线程同步的基本概念,然后详细讨论synchronized和Lock的使用及优缺点,最后探讨一些锁优化技巧,如锁粗化、锁消除和读写锁等。
|
21天前
|
安全 Java 调度
深入理解Java中的线程安全与锁机制
【4月更文挑战第6天】 在并发编程领域,Java语言提供了强大的线程支持和同步机制来确保多线程环境下的数据一致性和线程安全性。本文将深入探讨Java中线程安全的概念、常见的线程安全问题以及如何使用不同的锁机制来解决这些问题。我们将从基本的synchronized关键字开始,到显式锁(如ReentrantLock),再到读写锁(ReadWriteLock)的讨论,并结合实例代码来展示它们在实际开发中的应用。通过本文,读者不仅能够理解线程安全的重要性,还能掌握如何有效地在Java中应用各种锁机制以保障程序的稳定运行。
|
1月前
|
Linux API C++
【Linux C/C++ 线程同步 】Linux API 读写锁的编程使用
【Linux C/C++ 线程同步 】Linux API 读写锁的编程使用
21 1