java多线程安全

来源：

沈阳市和平区爱尚职业培训机构

发表于：2018-06-14 15:58:00

相关标签：软件开发培训沈阳软件开发培训

　　1.内核线程:

　　由操作系统来支持的线程,通过scheduler对线程进行调度,并负责把线程的任务映射到各个处理器上,程序一般不会直接去使用内核线程，而是去使用内核线程的一种接口——轻量级进程(LightWeightProcess,LWP)，轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程，由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持，因此只有先支持内核线程，才能有轻量级线程

　　但是轻量级进程具有它的局限性：首先，由于是基于内核线程实现的，所以各种线程操作，如创建、析构及同步，都需要进行系统调用。而系统调用的代价相对较高，需要在用户态(UserMode)和内核态(KernelMode)中来回切换。其次，每个轻量级进程都需要有一个内核线程的支持，因此轻量级进程要消耗一定的内核资源(如内核线程的栈空间)，因此一个系统支持轻量级进程的数量是有限的。

　　2.用户线程:

　　从广义上来讲，一个线程只要不是内核线程，就可以认为是用户线程(UserThread,UT)，因此，从这个定义上来讲，轻量级进程也属于用户线程，但轻量级进程的实现始终是建立在内核之上的，许多操作都要进行系统调用，效率会受到限制。而狭义上的用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库上，系统内核不能感知线程存在的实现。用户线程的建立、同步、销毁和调度完全在用户态中完成，不需要内核的帮助。如果程序实现得当，这种线程不需要切换到内核态，因此操作可以是非常且低消耗的，也可以支持规模更大的线程数量，部分高性能数据库中的多线程就是由用户线程实现的。这种进程与用户线程之间1:N的关系称为一对多的线程模型，

　　使用用户线程的优势在于不需要系统内核支援，劣势也在于没有系统内核的支援，所有的线程操作都需要用户程序自己处理。线程的创建、切换和调度都是需要考虑的问题，而且由于操作系统只把处理器资源分配到进程，那诸如“阻塞如何处理”、“多处理器系统中如何将线程映射到其他处理器上”这类问题解决起来将会异常困难，甚至不可能完成。

　　3.混合线程:

　　使用用户线程加轻量级进程混合实现线程除了依赖内核线程实现和完全由用户程序自己实现之外，还有一种将内核线程与用户线程一起使用的实现方式。在这种混合实现下，既存在用户线程，也存在轻量级进程。用户线程还是完全建立在用户空间中，因此用户线程的创建、切换、析构等操作依然廉价，并且可以支持大规模的用户线程并发。而操作系统提供支持的轻量级进程则作为用户线程和内核线程之间的桥梁，这样可以使用内核提供的线程调度功能及处理器映射，并且用户线程的系统调用要通过轻量级线程来完成，大大降低了整个进程被完全阻塞的风险。在这种混合模式中，用户线程与轻量级进程的数量比是不定的，即为N:M的关系，如图12-5所示，这种就是多对多的线程模型。许多UNIX系列的操作系统，如Solaris、HP-UX等都提供了N:M的线程模型实现。

　　线程安全的定义

　　对“线程安全”有一个比较恰当的定义：

　　“当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那这个对象是线程安全的”。

　　共享数据分类

　　我们可以将Java语言中各种操作共享的数据分为以下5类：不可变、线程安全、相对线程安全、线程兼容和线程对立。

　　1.不可变:只要一个不可变的对象被正确地构建出来(没有发生this引用逃逸的情况)，那其外部的可见状态永远也不会改变，永远也不会看到它在多个线程之中处于不一致的状态。“不可变”带来的安全性是简单和纯粹的。

　　不可变性:如果共享数据是一个基本数据类型，那么只要在定义时使用final关键字修饰它就可以保证它是不可变的。如果共享数据是一个对象，那就需要保证对象的行为不会对其状态产生任何影响才行;

　　2.线程安全:一个类要达到“不管运行时环境如何，调用者都不需要任何额外的同步措施”通常需要付出很大的，甚至有时候是不切实际的代价;

　　3.相对线程安全:相对的线程安全就是我们通常意义上所讲的线程安全，它需要保证对这个对象单独的操作是线程安全的，我们在调用的时候不需要做额外的措施，但是对于一些特定顺序的连续调用，就可能需要在调用端使用额外的同步手段来保证调用的正确性。在Java语言中，大部分的线程安全类都属于这种类型，例如Vector、HashTable、Collections的synchronizedCollection()方法包装的集合等;

　　4.线程兼容:是指对象本身并不是线程安全的，但是可以通过在调用端正确地使用同步手段来保证对象在并发环境中可以安全地使用，我们平常说一个类不是线程安全的，绝大多数时候指的是这一种情况。JavaAPI中大部分的类都是属于线程兼容的，如与前面的Vector和HashTable相对应的集合类ArrayList和HashMap等。

　　5.线程对立:是指无论调用端是否采取了同步措施，都无法在多线程环境中并发使用的代码。线程对立这种排斥多线程的代码是很少出现的，而且通常都是有害的，应当尽量避免。

文中图片素材来源网络，如有侵权请联系删除

分享到：

java多线程安全 原创内容，请点击沈阳软件开发培训

学习课程：