要点
- 是否对线程安全有初步的了解（初级）
- 是否对线程安全的产生原因有思考（中级）
优化线程安全要注意什么？
- 是否知道final、volatile关键字的作用（中级）
- 是否清楚1.5之前Java DCL 为什么有缺陷（中级）
- 是否清楚地知道如何编写线程安全的程序（高级）
- 是否对ThreadLocal的使用注意事项有认识（高级）
是否清楚地知道如何编写线程安全的程序
什么是线程安全？
- 不安全：资源不同步，脏读脏写；
如多个线程的工作内存读写主存时的不同步；
“进程安全”问题不存在，
因为进程之间内存相互独立，各自独享内存的，
一个进程被杀掉的话，其所有内存都还给物理内存了；
可能共享CPU时间片；
线程是存在于进程当中的，
同一个进程中的线程之间是可以共享内存的；
- **线程安全产生的原因：`可变`资源（内存）线程间`共享`（关键词“可变”和“共享”）**线程间不共享的资源不用考虑线程安全了；
- PS：每一个线程都有自己的一个内存副本<Java内存模型>
如何实现线程安全？
不共享资源
共享才会产生线程安全问题，
所以尽量不共享；
- `共享不可变资源`(volatile、final)
- 禁止重排序
- 有条件地`共享可变资源`
- （更改刷新的）可见性一个线程对共享资源的修改，其他线程能够马上看到！
实现：某个线程对共享资源进行了更新时，要马上刷新到主存！
- 操作原子性
- 禁止重排序
不共享资源
- 可重入函数：
传入一个参数进函数，经过一系列的运算，
再把运算结果返回出去，
中间不会涉及到任何对外部内存的访问、修改，
没有副作用，
像这样没有副作用的函数，
先天就具备线程安全的优势：
ThreadLocal实现不共享资源
- **虽然说每个线程都会去访问一个
ThreadLocal对象，
但实际上最终访问的 都是自己线程内部的一个副本；
比如下图中的token，
对应的场景如，
一个服务器提供了很多个服务，
每个服务的话，
每个用户进来请求，服务器都会为这个用户 开一个线程 来提供服务，
这个时候，
因为每个用户 就都是属于不同的线程的，
而ThreadLocal便是类似于服务器的设计，
这里每个线程都去访问这个token 的时候，
都会有一个自己的 String的 一个副本，
这样线程间便不会互相干扰；
如此便是实现了不共享资源，
也就没有线程安全的问题了；
自己线程之内，不管怎么设置，都不会影响到其他线程；
【UUID，唯一识别码（Universally Unique Identifier），可以由Java工具类生成，用来唯一标注一个元素，如标注线程】
下面是一个用例：**
- **ThreadLocal原理
看一下ThreadLocal源码的set方法！！！！！！！！
可以看到，ThreadLocal的底层，其实是绑定到线程上的一个ThreadLocalMap，
添加值的时候置入键值对map.set(this,value)，
使用的key，实际上就是this，即ThreadLocal类对象引用，value则企图传入的值；
既然是数据结构是绑定到线程上的，也就是说，假设，两个访问ThreadLocal的引用 它们所处的线程 是不一样的话，那么，它们访问ThreadLocal的set、get时 处理的值，肯定也是不一样的！**
- ThreadLocal中这个ThreadLocalMap是，储存在、绑定在线程上的：总结！！！
两个点总结ThreadLocal特性：
- **唯一 一个
ThreadLocal对象，作为全局变量定义在主线程，为访问它（
set()）的N个子线程，
开启（createMap()）N个相互独立的ThreadLocalMap，
因此，每一个子线程访问主线程中的这个独一无二的ThreadLocal对象的时候，
总会访问到子线程自身对应的底层数据存储结构ThreadLocalMap；
故**
- **
不同的线程，访问同一个ThreadLocal对象的时候，访问的是（
绑定到不同线程的）不同的底层数据结构ThreadLocalMap，读写的是不同的数据；
故
**
**实现了，
同属主线程的一系列子线程间的，资源不共享，解决的了线程安全问题；
【服务器是一个服务端里边，
操作很多个线程，每个线程服务每个不同的用户；ThreadLocal是一个ThreadLocal实例里边，
操作很多个ThreadLocalMap，
每个ThreadLocalMap服务不同的子线程】
另外我们可以发现Android的消息机制中，
正是把Looper交给ThreadLocal保管了，
所以同个线程的所有Handler中关联的Looper其实是同一个Looper的副本，
Handler通过Looper找到对应的MessageQueue，
把自己负责的Message加进去：**
实战案例如下：
package test;
public class ThreadLocalTest {
private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>();
public static class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
threadLocal.set((int) (Math.random() * 100D));
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + threadLocal.get());
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(), "A");
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(), "B");
Thread t3 = new Thread(new MyRunnable(), "C");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
运行结果：
ThreadLocalMap 跟 WeakHashMap 很像：
- 本身对于对象的持有都是弱引用的；
区别是
ThreadLocalMap不用去监听ReferenceQueue，
（监听ReferenceQueue还是有一定的开销的）
因，ThreadLocalMap适用于对象较少的场景，
另外，
线程退出时会自动移除；
- 关于Hash冲突的解决方法也是不一样的，单链表法即传统HashMap解决办法，开放地址法则适合对象比较少的情况，
即线性探测、平方探测、双散列法等等；
ThreadLocal的使用建议：
- **
声明为全局静态final成员
- **
ThreadLocal在一个主线程中有一个实例就够了，
没必要每次创建子线程都整一个出来，
并且我们set value的时候，
我们是以ThreadLocal的this为key的，
ThreadLocal这个对象的引用最好是独一的、不可更改的！
不设置final的话，还有另外的问题，
还要考虑什么时候去初始化它，还要考虑可见性，
这就还要考虑加锁了；**
- **`避免存储大量对象`因，
底层数据结构、Hash冲突的解决方案和Hash计算算法，
已经做了限制；**
- **`用完后及时移除对象`ThreadLocal自身没有监听机制，
如果你设置的ThreadLocal的存在周期非常的长，
那对应的线程就会一直存在，
其引用不会被回收，有内存泄漏风险**
共享不可变资源（加final/volatile，禁止重排序）
首先普及一下重排序，等下涉及到
- 什么是重排序？重排序是指令的重排序。
为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序，
重排序就会导致多线程执行的时候有数据不一致问题，
导致程序结果不是理想结果。
重排序分为三类：
- 编译器重排序：不改变单线程程序语义前提下，重新安排执行顺序
- 指令级并行重排序：
指令并行技术可以将多条指令重叠执行，
如果不存在数据依赖性，
处理器会改变语句对应的机器指令执行顺序
- 内存系统重排序
案例：
- 定义一个类：
两个成员，x为final，y不为final；
class FinalFieldExample{
final int x;
int y;
public FinalFieldExample(){
x = 3;
y = 4;
}
}**假设Thread1 为 writer线程，初始化了一个FinalFieldExample实例f，
Thread2 为 reader线程，读取实例f 的x、y值，赋值给 i、j；
那么表面上我们是期待结果是 i = 3, j = 4的：**
- **实际上的情况可能会不如我们期待的那样子，
由于虚拟机的实现或者CPU架构的特征，
指令是可能发生重排序的，
重排序会把非final的变量赋值指令 排序到构造方法之外，**
这样的结果自然是，
x因为是final的所以自然会在构造方法之内进行赋值，
但y是非final的，
有可能构造方法执行完了，
y的赋值指令还没有走完，
这个时候因为构造方法走完，
reader读的时候发现f 是不等于null的，
就会把未完成赋值的y 的值给读出来，
那结果j的值就是0了：
所以，各单位请注意！
final啊，它还有一个禁止重排序的作用，
即，禁止被final修饰的代码的对应的指令被重排序补充：volatile
**
volatile除了能保证线程间的可见性，
也能禁止重排序！！**
- **从1.5开始，其语义被增强了，明确了
禁止重排序的作用；1.4以前，即便使用双重校验锁的单例模式，也是有问题的；**
单例模式案例（两种加volatile的情况，正常）：
**如果不加volatile，就可能会出现类似重排序的问题了：
有可能重排序之后，
构造方法的调用的指令被排到了后面，
这时候程序 还没等构造方法执行完毕，
就把分配好内存的实例赋值给了引用，
这时候这个引用因为没有经过构造方法，
所以还没有被初始化，
此时Thread1解锁，
Thread2直接把这个没有初始化完的引用拿去使用了，
就可能出现问题了！**所以千万注意，使用单例模式的时候
一定要为单例加上volatile关键字！
有条件地共享可变资源
保证可见性的方法
- 使用final关键字
- 使用volatile关键字
- 加锁，锁释放时会强制将缓存刷新到主内存
不过加锁要注意，加锁只是 对另外跟你这个线程 同样使用一个锁 的那些线程，
才能保证可见性，
如果某个线程没有加锁，它就不一定能够看到了；
加了锁的，
锁释放时会强制将缓存刷新到主内存，
**为什么刚说，其他线程加锁 才能看到 本线程 访问的主内存的对应值，
因为资源只有加锁，
才会去主内存刷新，
才会跟其他 同样对本资源 加了锁的线程 保持同步！
不对共享资源加锁的线程 可能拿着 自己运行内存的数据副本 就去读、写、运算、更新操作了；
如此便可能造成文首所说的，脏读脏写等线程不安全的情况！**
保证原子性
- **加锁，保证操作的互斥性，
实现执行控制，
加锁的代码会实现原子性；**
- **使用
CAS指令（Unsafe.compareAndSwapInt）
不过Unsafe不是公开的，
需要用到反射才能用得到它；**
- 使用原子数值类型（如
AtomicInteger） - 使用原子属性更新器（
AtomicReferenceFieldUpdater）
**经典案例，a++,
++操作符不是原子性的，
任何编程语言在进行a++操作的时候，
都会先把值从a中读出来，给到一个临时变量如tmp中，
tmp加一，
之后再把tmp写回到a中，
全程经过了三步操作，不是一个不可拆分的运算单元，
即，非原子性！**
**如下图，两个线程同时进行a++,
因为a++非原子性操作，
由此可能造成脏读脏写：**
