資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：多線程環境下的一些問題安全性問題在沒有正確同步的情況下，多線程環境下程序可能得出錯誤的結果。一些相關概念競爭條件多線程的環境下，程序執行的結果取決于線程交替執行的方式。而線程的交替操作順序是不可預測的，如此程序執行的結果也是不可預測的。
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Java多線程的應用復雜性之如jvm有限的幾個內存方面的操作和規范，就像無數紛繁復雜的應用邏輯建立在有限的指令集上。
如何寫出線程安全的程序，有各種各樣需要遵循的規則，如果硬是去記憶這些寫法或者規則，就事倍功半了，最好是先學習原理，抓住問題的主干，再拓展細節，這也是大家公認的學習某種技術的方式。對于多線程的問題，java使用java內存模型 JMM來保證多個線程可以有效地，正確地工作。
學習的步驟可以分為：關注大師的言行，跟隨大師的舉動——JUC包已經足夠豐富，按照API規范正確使用。
和大師一起修行——理解多線程問題的由來，以及jvm給出的解決方案，需要理解java的內存模型JMM，以及JMM給出的線程工作內存與主內存交互的規則如何形成JMM的happens-before原則等。參考書有知名的《深入理解Java虛擬機》第12章，最重要的《JSR-133 Java內存模型與線程規范》以及《并發編程實戰》第16章。
領悟大師的意境——JUC包的實現原理，volatile和CAS構筑了JUC包的基礎類，AQS,非阻塞數據結構，原子變量，這些基礎類又構建了JUC包的高層類，Lock，同步器，阻塞隊列，并發容器，Executor等。理解了高層類的原理，能夠心里有底地使用這些類，構建健壯的應用。
成為真正的大師——學習JUC包的實現，說不定哪天也能寫出一樣優秀的類。
一些背景知識：現代操作系統的線程主要有三種實現：內核線程實現，用戶線程實現，混合實現
內核線程（KLT）：線程表由內核維護，由內核完成線程的切換，內核通過調度器對線程進行調度，并將線程的任務映射到處理器上，每個內核線程可以視為內核的一個分身。程序一般不會直接使用內核線程，而是使用內核線程的一種高級接口——輕量級進程（LWP）（廣義上來說，輕量級進程也是在用戶空間的進程中的，所以也是一種用戶線程）。LWP和KLT是一一對應的，是1:1的關系，因此也叫作一對一線程模型（1:1）。內核線程最大的特點就是，如果有輕量級進程發生了阻塞，不會影響整個進程的工作，內核會運行其他可運行的線程。缺點也是明顯的：各種線程操作都需要系統調用，需要在用戶態和內核態進行來回切換，代價高昂，而且因為占用內核空間，所以內核能支持的數量是有限的。
用戶級線程（UT）：狹義上的用戶線程是指，完全建立在用戶空間的線程庫上，由所在進程實現管理的線程。最大的亮點在于可以在不支持多線程的操作系統之上實現多線程，如DOS，同時因為不需要切換到內核態，所以快速且低消耗，也能支持更大規模的線程數量。這種模型中，一個輕量級進程對應多個線程，因此叫做一對多線程模型（1：N）,用戶進程的優勢在于不需要內核的支援，而因為沒有內核的支援，所有的線程操作都需要用戶自己處理，導致復雜性是其劣勢。線程的創建，切換，調度都是需要考慮的問題，現在使用用戶線程的程序已經越來越少了。java線程在JDK1.2之前，使用用戶線程。
用戶線程+輕量級進程的混合實現：使用輕量級進程作為用戶線程和內核線程的橋梁的一種實現，用戶線程和輕量級進程的比例不定，因此也叫多對多線程模型（N：M），UNIX家族中的Solaris提供了N：M的線程模型實現。
更詳細的說明可以查看介紹操作系統的書籍。
jdk1.2 之前，java使用的是稱為“綠色線程”的用戶線程，而在1.2中，線程模型替換為基于操作系統原生線程模型來實現
操作系統支持什么樣的線程模型，很大程度上影響java的線程模型，windows和linux系統提供的線程模型是1:1的，所有這兩個平臺上的JDK使用的是1:1的線程模型，一個java線程映射到一個輕量級進程中，Solaris系統同時支持1:1和N:M，該平臺中的JDK可以指定參數選擇線程模型。
操作系統的線程特性會對線程的并發規模和操作成本產生影響，但是對java程序的編寫和運行來說是透明的。
安全性問題：在沒有正確同步的情況下，多線程環境下程序可能得出錯誤的結果。
活躍性問題：在多線程環境下，當某個操作應該繼續執行卻無法繼續執行下去，就造成了活躍性問題，如：死鎖，饑餓，活鎖。
死鎖：
活鎖：
饑餓：
性能問題：線程的頻繁切換將帶來極大的開銷，如：
保存和恢復執行上下文，丟失局部性
使用同步機制的時候，這些機制會抑制某些編譯器優化以保證執行順序，
如使用volatile保證可見性的情況下，使內存緩沖區中的數據無效，其他線程需要重新從主內存中加載
所有這些因素會帶來額外的性能開銷。
競爭條件：多線程的環境下，程序執行的結果取決于線程交替執行的方式。而線程的交替操作順序是不可預測的，如此程序執行的結果也是不可預測的。
狀態：狀態在多線程編程中是一個很核心的概念，因為線程安全性的核心就在于：對可變的共享狀態的訪問操作進行正確的管理。
非正式的定義：狀態可以簡單理解為存儲在對象的域中的數據，下面的Counter類中的count就是一個Counter對象的狀態。如果不能正確地訪問和修改count，那么count的值就不具備正確性。狀態也包括一個對象依賴的對象的域。
多線程的環境下，主要是可變的，共享的狀態會導致安全性問題，可變意味著狀態可以被修改，共享意味著可以被多個線程改變，自然而然的，有三種方法來解決這個問題：1.讓對象不可改變 2. 讓狀態不可共享 3. 必須共享和改變的，使用某種機制來保證順序——同步。
或者更加直接可靠的，不要給對象狀態，一個沒有狀態的對象一定是線程安全的。
線程安全性：當多個線程訪問某個類的時候，這個類始終能表現正確的行為，那么這個類是線程安全的。
public class Counter {
private long count = 0;
public long getCount(){
return count;
}
}
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