并發–先行發生原則及案例分析

标簽（空格分隔）： Java-JVM

先行發生原則

先行發生原則是判斷資料是否存在競争、線程是否安全的主要依據。

1. 程式次序規則（Program Order Rule）：在一個線程内，按照程式代碼順序，書寫在前面的操作先行發生于書寫在後面的操作。準确地說，應該是控制流順序而不是程式代碼順序，因為要考慮分支、循環等結構。
2. 管程鎖定規則（Monitor Lock Rule）：一個unlock操作先行發生于後面對于同一個鎖的lock操作。這裡必須強調的是同一個鎖，而“後面”是指時間上的先後順序。
3. volatile變量規則（Volatile Variable Rule）：對于一個volatile變量的寫操作先行發生于後面對這個變量的讀操作，這裡的“後面”同樣是指時間的先後順序。
4. 線程啟動規則（Thread Start Rule）：Thread對象的start()方法先行發生于此線程的每一個動作。
5. 線程終止規則（Thread Termination Rule）：線程中的所有操作都先行發生于對此線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的傳回值等手段檢測到線程已經終止執行。
6. 線程中斷規則（Thread Interrupt Rule）：對線程interrupt()方法的調用先行發生于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生，可以通過Thread.interrupted()方法檢測到是否有中斷發生。
7. 對象終結規則（Finalizer Rule）：一個對象的初始化完成（構造函數執行結束）先行發生于它的finalize()方法的開始。
8. 傳遞性（Transitivity）：如果操作A先行發生于操作B，操作B先行發生于操作C，那就可以得出操作A先行發生于操作C的結論。

摘自：《深入了解Java虛拟機——JVM進階特性與最佳實踐(第2版)》

案例分析（1）–線程安全類Vector

線程安全類型Vector，隻是相對線程安全，并非絕對線程安全

private static Vector<Integer> vector = new Vector<Integer>();

public static void main(String[] args) {
    while (true) {
        for (int i = ; i < ; i++) {
            vector.add(i);
        }

    Thread removeThread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            for (int i = ; i < vector.size(); i++) {
                vector.remove(i);
            }
        }
    });

    Thread getThread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            for (int i = ; i < vector.size(); i++) {
//          嘗試加入首先判斷i是否在vector size範圍内，結果同樣報錯，
//              if (i < vector.size()) {
//                  continue;
//              }
                vector.get(i);
            }
        }
    });

    removeThread.start();
    getThread.start();

    //不要同時産生過多的線程，否則會導緻作業系統假死
        while (Thread.activeCount() > ) ;
    }
}
           

1. 程式次序：不滿足，

   remove(i)

   與

   get(i)

   在控制流順序沒有先行發生關系；
2. 管程鎖定：不滿足，

   remove(i)

   與

   get(i)

   方法都是synchronized修飾，但各自持有不同的鎖，不滿足管程鎖定要求的同一個鎖；
3. volatile變量：不滿足，沒有volatile修飾變量，無視；
4. 線程啟動：不滿足，

   removeThread.start()

   先與

   vector.remove(i)

   ，

   getThread.start()

   先于

   vector.get(i)

   ，但後兩者明顯沒有關系；
5. 線程終止：不滿足；
6. 線程中斷：不滿足；
7. 對象終結：不滿足，不存在對象終結的關系；
8. 傳遞性：不滿足，加入

   size()

   驗證作為參考，假定A是

   remove()

   ，B是

   size()

   驗證，C是

   get()

   ，B先于C，但A可能介乎于BC之間，也可能在B之前。是以不符合傳遞性。

結論：Vector作為相對線程安全對象，其單個方法帶Synchronized修飾，是相對線程安全的，但Vector方法之間不是線程安全的，不能保證多個方法作用下的資料一緻性。執行例子

get()

會報錯：

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

。