Java在语言层次上实现了对线程的支持。它提供了Thread/Runnable/ThreadGroup等一系列封装的类和接口，让程序员可以高效的开发Java多线程应用。为了实现同步，Java提供了synchronize关键字以及object的wait()/notify()机制，可是在简单易用的背后，应藏着更为复杂的玄机，很多问题就是由此而起。
一、Java内存模型 在了解Java的同步秘密之前，先来看看JMM(Java Memory Model)。
Java被设计为跨平台的语言，在内存管理上，显然也要有一个统一的模型。而且Java语言最大的特点就是废除了指针，把程序员从痛苦中解脱出来，不用再考虑内存使用和管理方面的问题。
可惜世事总不尽如人意，虽然JMM设计上方便了程序员，但是它增加了虚拟机的复杂程度，而且还导致某些编程技巧在Java语言中失效。
JMM主要是为了规定了线程和内存之间的一些关系。对Java程序员来说只需负责用synchronized同步关键字，其它诸如与线程/内存之间进行数据交换/同步等繁琐工作均由虚拟机负责完成。如图1所示：根据JMM的设计，系统存在一个主内存(Main Memory)，Java中所有变量都储存在主存中，对于所有线程都是 1 2 3 4 5 :
二、DCL失效 这一节我们要讨论的是一个让Java丢脸的话题：DCL失效。在开始讨论之前，先介绍一下LazyLoad，这种技巧很常用，就是指一个类包含某个成员变量，在类初始化的时候并不立即为该变量初始化一个实例，而是等到真正要使用到该变量的时候才初始化之。
例如下面的代码：
代码1
class Foo
{
private Resource res = null;
public Resource getResource()
{
if (res == null) res = new Resource();
return res;
}
}
由于LazyLoad可以有效的减少系统资源消耗，提高程序整体的性能，所以被广泛的使用，连Java的缺省类加载器也采用这种方法来加载Java类。
在单线程环境下，一切都相安无事，但如果把上面的代码放到多线程环境下运行，那么就可能会出现问题。假设有2条线程，同时执行到了if(res == null)，那么很有可能res被初始化2次，为了避免这样的Race Condition，得用synchronized关键字把上面的方法同步起来。代码如下：
代码2
Class Foo
{
Private Resource res = null;
Public synchronized Resource getResource()
{
If (res == null) res = new Resource();
return res;
}
}
现在Race Condition解决了，一切都很好。
N天过后，好学的你偶然看了一本Refactoring的魔书，深深为之打动，准备自己尝试这重构一些以前写过的程序，于是找到了上面这段代码。你已经不再是以前的Java菜鸟，深知synchronized过的方法在速度上要比未同步的方法慢上100倍，同时你也发现，只有第一次调用该方法的时候才需要同步，而一旦res初始化完成，同步完全没必要。所以你很快就把代码重构成了下面的样子：
代码3
Class Foo
{
Private Resource res = null;
Public Resource getResource()
{
If (res == null)
{
synchronized(this)
{
if(res == null)
{
res = new Resource();
}
}
}
return res;
}
}
这种看起来很完美的优化技巧就是Double-Checked Locking。但是很遗憾，根据Java的语言规范，上面的代码是不可靠的。
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1 2 3 4 5 8 : 造成DCL失效的原因之一是编译器的优化会调整代码的次序。只要是在单个线程情况下执行结果是正确的，就可以认为编译器这样的“自作主张的调整代码次序”的行为是合法的。JLS在某些方面的规定比较自由，就是为了让JVM有更多余地进行代码优化以提高执行效率。而现在的CPU大多使用超流水线技术来加快代码执行速度，针对这样的CPU，编译器采取的代码优化的方法之一就是在调整某些代码的次序，尽可能保证在程序执行的时候不要让CPU的指令流水线断流，从而提高程序的执行速度。正是这样的代码调整会导致DCL的失效。为了进一步证明这个问题，引用一下《DCL Broken Declaration》文章中的例子：
设一行Java代码：
Objects
.reference = new Object();
经过Symantec JIT编译器编译过以后，最终会变成如下汇编码在机器中执行：
0206106A mov eax,0F97E78h
0206106F call 01F6B210 ;为Object申请内存空间
; 返回值放在eax中
02061074 mov dword ptr [ebp],eax ; EBP 中是objects.reference的地址
; 将返回的空间地址放入其中
; 此时Object尚未初始化
02061077 mov ecx,dword ptr [eax] ; dereference eax所指向的内容
; 获得新创建对象的起始地址
02061079 mov dword ptr [ecx],100h ; 下面4行是内联的构造函数
0206107F mov dword ptr [ecx 4],200h
02061086 mov dword ptr [ecx 8],400h
0206108D mov dword ptr [ecx 0Ch],0F84030h
可见，Object构造函数尚未调用，但是已经能够通过objects.reference获得Object对象实例的引用。
如果把代码放到多线程环境下运行，某线程在执行到该行代码的时候JVM或者操作系统进行了一次线程切换，其他线程显然会发现msg对象已经不为空，导致Lazy load的判断语句if(objects.reference == null)不成立。线程认为对象已经建立成功，随之可能会使用对象的成员变量或者调用该对象实例的方法，最终导致不可预测的错误。
原因之二是在 1 2 3 4 5 : 三、Java线程同步增强包
相信你已经了解了Java用于同步的3板斧：synchronized/wait/notify，它们的确简单而有效。但是在某些情况下，我们需要更加复杂的同步工具。有些简单的同步工具类，诸如ThreadBarrier，Semaphore，ReadWriteLock等，可以自己编程实现。现在要介绍的是牛人Doug Lea的Concurrent包。这个包专门为实现Java高级并行程序所开发，可以满足我们绝大部分的要求。更令人兴奋的是，这个包公开源代码，可自由下载。且在JDK1.5中该包将作为SDK一部分提供给Java开发人员。
Concurrent Package提供了一系列基本的操作接口，包括sync，channel，executor,barrier,callable等。这里将对前三种接口及其部分派生类进行简单的介绍。
sync接口：专门负责同步操作，用于替代Java提供的synchronized关键字，以实现更加灵活的代码同步。其类关系图如下：
[img]/image20010518/109310.jpg[/img]
图3 Concurrent包Sync接口类关系图
Semaphore：和前面介绍的代码类似，可用于pool类实现资源管理限制。提供了acquire()方法允许在设定时间内尝试锁定信号量，若超时则返回false。
Mutex：和Java的synchronized类似，与之不同的是，synchronized的同步段只能限制在一个方法内，而Mutex对象可以作为参数在方法间传递，所以可以把同步代码范围扩大到跨方法甚至跨对象。
NullSync：一个比较奇怪的东西，其方法的内部实现都是空的，可能是作者认为如果你在实际中发现某段代码根本可以不用同步，但是又不想过多改动这段代码，那么就可以用NullSync来替代原来的Sync实例。此外，由于NullSync的方法都是synchronized，所以还是保留了“内存壁垒”的特性。
ObservableSync：把sync和observer模式结合起来，当sync的方法被调用时，把消息通知给订阅者，可用于同步性能调试。
TimeoutSync：可以认为是一个adaptor，其构造函数如下：
public TimeoutSync(Sync sync, long timeout){…}
具体上锁的代码靠构造函数传入的sync实例来完成，其自身只负责监测上锁操作是否超时，可与SyncSet合用。
Channel接口：代表一种具备同步控制能力的容器，你可以从中存放/读取对象。不同于JDK中的Collection接口，可以把Channel看作是连接对象构造者(Producer)和对象使用者(Consumer)之间的一根管道。如图所示：
[img]/image20010518/109311.jpg[/img]
图4 Concurrent包Channel接口示意图
通过和Sync接口配合，Channel提供了阻塞式的对象存取方法（put/take）以及可设置阻塞等待时间的offer/poll方法。实现Channel接口的类有LinkedQueue，BoundedLinkedQueue，BoundedBuffer，BoundedPriorityQueue，SynchronousChannel，Slot等。
[img]/image20010518/109312.jpg[/img]
图5 Concurrent包Channel接口部分类关系图
使用Channel我们可以很容易的编写具备消息队列功能的代码，示例如下：
代码4
Package org.javaresearch.j2seimproved.thread;
Import EDU.oswego.cs.dl.util.concurrent.*;
public class TestChannel {
final Channel msgQ = new LinkedQueue(); //log信息队列
public static void main(String[] args) {
TestChannel tc = new TestChannel();
For(int i = 0;i < 10;i ){
Try{
tc.serve();
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException ie){
}
}
}
public void serve() throws InterruptedException {
String status = doService();
//把doService()返回状态放入Channel，后台logger线程自动读取之
msgQ.put(status);
}
private String doService() {
// Do service here
return "service completed OK! ";
}
public TestChannel() { // star
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