【摘要】一、多线程安全问题的解决
1.1 为了避免多线程安全问题发生，有多种手段可以达到目的：
（1）只读变量

类变量、成员变量或局部变量只读不写

（2）不共享变量

局部变量–作用范围都放在方法内（举例详见：多线程–04–变量线程安全分析–举例1）；类变量或成员变量–每次new （举例详见：多线程–04–变量线程…

一、多线程安全问题的解决

1.1 为了避免多线程安全问题发生，有多种手段可以达到目的：

（1）只读变量

类变量、成员变量或局部变量只读不写

（2）不共享变量

局部变量–作用范围都放在方法内（举例详见：多线程–04–变量线程安全分析–举例1）；

类变量或成员变量–每次new （举例详见：多线程–04–变量线程安全分析–举例7）。

（3）不可变类

（4）阻塞式的解决方案（悲观锁）：synchronized，Lock

（5）非阻塞式的解决方案（乐观锁）：原子变量（CAS）

1.2 各种方式区别

synchronized，Lock较为通用，其他方式适用范围小

1.3 synchronized与Lock区别

（1）what—-是什么

synchronized 是Java语言的关键字，即是由java底层的c++实现锁；
Lock接口是JDK5增加的接口，ReentrantLock是Lock的实现，即lock是java自己实现的锁（CAS+volatile）。lock具有可重入、可中断、可以设置超时时间、可以设置为公平锁、支持多个条件变量特性，更具灵活性。（synchronized 也是可重入锁）

（2）why—-有synchronized为啥还需要lock?

为了提升性能（synchronized在进行锁分级优化后，性能和lock已差不多）
为了扩展功能

（3）how–如何选择用哪个？

jdk1.6之前，锁是不分级的，只有重量级锁，线程只要没获取到锁就阻塞，从而导致其性能低下。
jdk1.6为了减少锁获取和释放带来的性能消耗，引入了锁分级的策略。将锁状态分别分成无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁四个状态，其性能依次递减。大多数并发情况下偏向锁或者轻量级锁就能满足我们的需求，而且锁只有在竞争严重的情况下才会升级，所以大多数情况下synchronized性能也不会太差。目前，synchronized的性能比ReentrantLock差20%-30%，但都在一个数量级。

参考：Java中synchronized与ReentrantLock性能对比

ReentrantLock几乎和可以替代任何使用synchronized的场景，而且性能更好，那是不是代码中所有用到synchronized的地方都应该换成lock？

synchronized的优势就是使用简单，你不需要显示去加减锁，相比之下ReentrantLock的使用就繁琐的多了，你加完锁之后还得考虑到各种情况下的锁释放，稍不留神就一个bug埋下了。
如今synchronized与ReentrantLock二者的性能差异不再是选谁的主要因素，你在做选择的时候更应该考虑的是其易用性、功能性和代码的可维护性，二者30%的性能差异决定不了什么，因此当
synchronized满足不了功能时，再选用lock。

二、多线程安全问题解决的本质

解决多线程安全问题的本质，实际是解决并发的三个问题：原子性、可见性、有序性。

要想并发程序正确地执行，必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证，就有可能会导致程序运行不正确。

三、原子性

原子性的一般定义是：在一次或多次操作中，要么所有的操作都成功执行并且不会受其他因素干扰而中断，要么所有的操作都不执行或全部执行失败，不会出现中间状态，即所谓的“要么都成功、要么都失败、要么都不执行”。

在多线程中原子性可以理解为：同一同步代码块，同一时刻，只能有一个线程运行（即同步代码块中，不会出现指令交错，就是原子性的）。（注意：原子操作 + 原子操作！= 原子操作）

3.1 举例

举例1：i++不是原子操作

举例2：Object类提供的wait（）方法，会在线程拿到锁之后释放锁，会不会破坏原子性？

答案是不会。因为wait虽然释放了锁，但其它线程执行时，也只有获得锁的一个线程执行，依旧是同一时刻只有一个线程执行。

这也是为什么wait 需要和 synchronized 一起用的原因。

四、可见性

可见性是指一个线程对共享变量进行修改，对其它线程应可见。

4.1 不可见性举例–退不出的循环

对于共享变量，如果不特殊处理，则在多线程执行时，一个线程的修改操作，会对其它线程不可见，导致多线程执行结果不正确。例如如下代码中的共享变量run。

五、有序性：是指程序中代码的执行顺序。

java为了提高程序运行效率，在不影响单线程程序执行结果的前提下，会对代码进行重排序优化，以尽可能地提高并行度。

编译器、处理器都遵循这样一个目标。

单线程时，指令重排不会出现问题，但在多线程环境下，指令重排会影响程序正确性，因此在多线程环境下，需要禁止指令重排。

5.1 指令重排理解

（1）CPU执行每条指令时，还可以再分为：取指令-指令译码-执行指令-内存访问-数据写回这 5 个阶段

（2）在不影响单线程程序执行结果的前提下，这些指令的各个阶段可以通过重排序和组合来实现指令级并行。（指令重排技术在目前占据了计算架构的重要地位。）

5.2 指令重排导致多线程结果不正确举例



      int i = 0;

      boolean flag = false;

       i = 1; //语句1 

       flag = true; //语句2

  

                    
        
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