Android多線程研究（8）——Java中的原子性理解，android多線程

Android多線程研究（8）——Java中的原子性理解，android多線程
一、什麼是原子性

原子性是世界上最小單位，具有不可分割性。比如a=0;(a非long和double類型）這個操作是不可分割的，那麼我們說這個操作是原子操作。再比如：a++;這個操作實際上是a=a+1;是可分割的，所以他不是一個原子操作。

二、原子操作的作用非原子操作都會存線上程安全問題，需要我們使用同步技術（sychronized）來讓它變成一個原子操作。一個操作是原子操作，那麼我們就稱它具有原子性。java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子類如下：
三、理解AtomicInteger類下面是AtomicInteger類中幾個常用的方法：
可能很多人和我一樣存在著這樣一個疑問，在AtomicInteger中是如何?原子性的呢？有前輩已經對AtomiInteger的源碼進行了分析《對 AtomicInteger 源碼 的理解》我在這裡僅僅是引用一下，做個記錄。先來看看源碼：

public final int getAndIncrement() {for (;;) {int current = get();int next = current + 1;if (compareAndSet(current, next))return current;}}

看這段代碼和上面對原子性的分析，從int next  = current + 1可以看到，這裡很難保證操作的原子性，重點在於compareAndSet(current, next)方法

該函數 只有兩個參數，可操作的確實三個值 ，即 value ,expect, update. 他使用了 由硬體保證其原子性的指令 CAS （compare and swap）。

compareAndSet  函數保證了 比較，賦值這兩步操作可以通過一個原子操作完成。

然後看整個函數， 所有代碼被放到了一個迴圈裡面， 如果compareAndSet（）執行失敗，則說明 在int current = get(); 以後，其他線程對value進行了更新， 於是就迴圈一次，重新擷取當前值，直到compareAndSet（）執行成功為止。

綜上，getAndIncrement() 方法並不是原子操作。 只是保證了他和其他函數對 value 值得更新都是有效。他所利用的是基於衝突檢測的開放式並行存取策略。 可以想象，這種樂觀線上程數目非常多的情況下，失敗的機率會指數型增加。

四、理解volatile修飾符

在Java記憶體模型中，有main memory，每個線程也有自己的memory (例如寄存器)。為了效能，一個線程會在自己的memory中保持要訪問的變數的副本。這樣就會出現同一個變數在某個瞬間，在一個線程的memory中的值可能與另外一個線程memory中的值，或者main memory中的值不一致的情況。 
一個變數聲明為volatile，就意味著這個變數是隨時會被其他線程修改的，因此不能將它cache線上程memory中。以下例子展現了volatile的作用： 

package com.codeing.snail.test;public class TestAtomic extends Thread {private volatile boolean pleaseStop;public void run() {while (!pleaseStop) {// do some stuff...}}public void tellMeToStop() {pleaseStop = true;}}

假如pleaseStop沒有被聲明為volatile，線程執行run的時候檢查的是自己的副本，就不能及時得知其他線程已經調用tellMeToStop()修改了pleaseStop的值。 
Volatile一般情況下不能代替sychronized，因為volatile不能保證操作的原子性，即使只是i++，實際上也是由多個原子操作組成：read i; inc; write i，假如多個線程同時執行i++，volatile只能保證他們操作的i是同一塊記憶體，但依然可能出現寫入髒資料的情況。

volatile關鍵字用於聲明簡單類型變數，如int、float、 boolean等資料類型。如果這些單一資料型別聲明為volatile，對它們的操作就會變成原子層級的。但這有一定的限制。例如，下面的例子中的n就不是原子層級的： 

package com.codeing.snail.test;public class TestAtomic extends Thread {public static volatile int n = 0;public void run() {for (int i = 0; i < 10; i++)try {n = n + 1;sleep(3); // 為了使運行結果更隨機，延遲3毫秒} catch (Exception e) {}}public static void main(String[] args) throws Exception {Thread threads[] = new Thread[100];for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 建立100個線程threads[i] = new TestAtomic();for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 運行剛才建立的100個線程threads[i].start();for (int i = 0; i < threads.length; i++)// 100個線程都執行完後繼續threads[i].join();System.out.println(" n= " + TestAtomic.n);}}

如果對n的操作是原子層級的，最後輸出的結果應該為n=1000，而在執行上面積代碼時，很多時侯輸出的n都小於1000，這說明n=n+1不是原子層級的操作。原因是聲明為volatile的簡單變數如果當前值由該變數以前的值相關，那麼volatile關鍵字不起作用。

五、鎖和Atomic的使用情境

JDK的文檔中說：“設計原子類主要用作各種塊，用於實現非阻塞資料結構和相關基礎結構類。compareAndSet()方法不是鎖定的常規替換方法。僅當對象的重要更新限於單個變數時才應用它”與鎖相比，另外Volatile 變數是一種非常簡單但同時又非常脆弱的同步機制，它在某些情況下將提供優於鎖的效能和伸縮性。如果嚴格遵循 volatile 的使用條件 —— 即變數真正獨立於其他變數和自己以前的值 —— 在某些情況下可以使用 volatile 代替 synchronized 來簡化代碼。然而，使用 volatile 的代碼往往比使用鎖的代碼更加容易出錯。

java 多線程裡面經常提到原子性，那原子性到底是什？教

原子性就是說一個操作不可以被中途cpu暫停然後調度, 即不能被中斷, 要不就執行完, 要不就不執行. 如果一個操作是原子性的, 那麼在多線程環境下, 就不會出現變數被修改等奇怪的問題.
 
怎深刻理解Java多線程？

線程是系統調度中的最小單位，因為其擁有比進程更小的資源消耗，因此，在進行同類事情，需要進行互相的通訊等等事情的時候，都採用線程來進行處理。

對於只做固定的一件事情（比如：計算1+2+3+...+9999999）來說，其效能上不會比採用單線程的整體效率高，原因是，同時都是要做這麼多運算，採用多線程的話，系統在進行線程調度的過程中喙浪費一些資源和時間，從而效能上下降。

那麼，多線程是否就沒有存在的意義了呢？答案當然不是的。多線程還是有存在的價值的，我們在寫輸入資料流輸出資料流，寫網路程式等等的時候，都會出現阻塞的情況，如果說，我們不使用多線程的話，從A中讀資料出來的時候，A因為沒有準備好，而整個程式阻塞了，其他的任何事情都沒法進行。如果採用多線程的話，你就不用擔心這個問題了。還舉個例子：遊戲中，如果A角色和B角色採用同一個線程來處理的話，那麼，很有可能就會出現只會響應A角色的操作，而B角色就始終被佔用了的情況，這樣，玩起來肯定就沒勁了。

因此，線程是有用的，但也不是隨便亂用，亂用的話，可能造成效能的低下，它是有一點的適用範圍的，一般我認為：需要響應多個人的事情，從設計上需要考慮同時做一些事情（這些事情很多情況下可能一點關係都沒有，也有可能有一些關係的）。

使用多線程的時候，如果某些線程之間涉及到資源共用、互相通訊等等問題的時候，一定得注意安全執行緒的問題，根據情況看是不是需要使用synchronized關鍵字。