线程安全原理简析及HashMap多线程并发5种场景异常分析(1)

简介: 线程安全原理简析及HashMap多线程并发5种场景异常分析(1)

多线程并发出现异常的情况


单例模式


public class DoubleCheckSingleton {
    /**
     * 使用volatile,在多线程场景下,确保在判断null时,对所有线程可见
     */
    private static volatile DoubleCheckSingleton uniqInstance;
    /**
     * 构造器私有,防止外部实例化该类
     */
    private DoubleCheckSingleton() {}
    /**
     * 静态方法实例化,由于在类内部,可以调用构造器
     */
    public static DoubleCheckSingleton getInstance(){
        if (null == uniqInstance) { // 此处判断需要可见性volatile
            synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
                if (null == uniqInstance) {
                    //延迟初始化
                    uniqInstance = new DoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return uniqInstance;
    }
}


可见性


  • 引发原因


CPU高速缓存 由于各个线程会在执行是从 主存 加载到CPU高速缓存中执行,节省读取内存时间(CPU速度>> 主存速度)


image.png


线程A对共享变量V做了修改,其它线程B看到V的值还是之前的old失效数据


  • 后果(以单例模式举例)


失效数据


线程A已经创建了instance,但是线程B读取的instance还是null,会导致创建了两个instance,A和B拿到的实例不一样!!


失效值可能导致错误的结果或者导致活跃性问题。


  • fix方案


volatile


加锁(syn、lock)


有序性


  • 引发原因


编译优化之指令重排序


CPU执行指令时会有一些指令重排序以期最大效率


image.png


  • 后果(以单例模式举例)



单例模式赋值和实例化的重排序导致的异常


image.png


  • fix方案


volatile


加锁


通过Happens-before规则实现


内置锁的释放锁操作发生在该锁随后的加锁操作之前


一个volatile变量的写操作发生在这个volatile变量随后的读操作之前


原子性


  • 引发原因


线程切换


CPU调度是时间片轮转如下图


image.png


public方法如有对共享变量读取-修改-写入等类型有依赖的操作序列时,需要是原子性完成

自增、先检查后执行

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