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理解线程安全？synchronized用法死锁Java内存模型VlolatileThreadLock
什么是线程安全
当多个线程同时共享，同一个全局变量或者静态变量，做写得操作时，可能会发生数据冲突问题，也就是线程安全问题。但是做读操作是不会发生数据冲突问题。 举个例子，同时售卖火车票 package com.evan.springboot.concurrentDemo.ticket; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:01 */ public class ThreadTran implements Runnable { private int count=100; private static Object object=new Object(); @Override public void run() { while (count>0){ try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } sale(); } } public void sale(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",正在出售第"+(100-count+1)); count--; } } package com.evan.springboot.concurrentDemo.ticket; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:02 */ public class Demo { public static void main(String[] args) { ThreadTran threadTran = new ThreadTran(); Thread t1 = new Thread(threadTran, "一号窗口"); Thread t2 = new Thread(threadTran, "二二"); t1.start(); t2.start(); } }
问:如何解决多线程之间线程安全问题? 答:使用多线程之间同步synchronized或使用锁(lock)。 问:为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢？ 答:将可能会发生数据冲突问题(线程不安全问题)，只能让当前一个线程进行执行。代码执行完成后释放锁，让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。 问:什么是多线程之间同步？ 答:当多个线程共享同一个资源,不会受到其他线程的干扰。 package com.evan.springboot.concurrentDemo.ticket; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:01 */ public class ThreadTran implements Runnable { private int count=100; private static Object object=new Object(); @Override public void run() { while (count>0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } sale(); } } public void sale(){ if (count>0) { synchronized (object) { if (count > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",正在出售第" + (100 - count + 1)); count--; } } } } } 多线程死锁 死锁的定义：多线程以及多进程改善了系统资源的利用率并提高了系统 的处理能力。然而，并发执行也带来了新的问题——死锁。所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。 死锁产生的原因系统资源的竞争 通常系统中拥有的不可剥夺资源，其数量不足以满足多个进程运行的需要，使得进程在 运行过程中，会因争夺资源而陷入僵局，如磁带机、打印机等。只有对不可剥夺资源的竞争 才可能产生死锁，对可剥夺资源的竞争是不会引起死锁的。 进程推进顺序非法 进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致死锁。例如，并发进程 P1、P2分别保持了资源R1、R2，而进程P1申请资源R2，进程P2申请资源R1时，两者都 会因为所需资源被占用而阻塞。 信号量使用不当也会造成死锁。进程间彼此相互等待对方发来的消息，结果也会使得这 些进程间无法继续向前推进。例如，进程A等待进程B发的消息，进程B又在等待进程A 发的消息，可以看出进程A和B不是因为竞争同一资源，而是在等待对方的资源导致死锁。 死锁产生的必要条件 产生死锁必须同时满足以下四个条件，只要其中任一条件不成立，死锁就不会发生。互斥条件：进程要求对所分配的资源（如打印机）进行排他性控制，即在一段时间内某 资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。 不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能 由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。 请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源 已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。 循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，链中每一个进程已获得的资源同时被 链中下一个进程所请求。即存在一个处于等待状态的进程集合{Pl, P2, …, pn}，其中Pi等 待的资源被P(i+1)占有（i=0, 1, …, n-1)，Pn等待的资源被P0占有，如图2-15所示。 锁顺序死锁 package com.evan.springboot.concurrentDemo.DeadLock; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:19 */ public class LeftRightDeadLock { private final static Object left=new Object(); private final Object right=new Object(); public boolean flag=true; public void leftRight() throws InterruptedException { synchronized (left){ Thread.sleep(200); synchronized (right){ Thread.sleep(60); } } } public void rightLeft() throws InterruptedException { synchronized (right){ Thread.sleep(200); synchronized (left){ Thread.sleep(60); } } } } package com.evan.springboot.concurrentDemo.DeadLock; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:21 */ public class Demo { public static void main(String[] args) { LeftRightDeadLock leftRightDeadLock = new LeftRightDeadLock(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { leftRightDeadLock.leftRight(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { leftRightDeadLock.rightLeft(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }).start(); } } package com.evan.springboot.concurrentDemo.DeadLock; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 10:27 */ public class DeadLockDemo implements Runnable { public int flag = 1; //静态对象是类的所有对象共享的 private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object(); @Override public void run() { System.out.println("flag=" + flag); if (flag == 1) { synchronized (o1) { try { Thread.sleep(500); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } synchronized (o2) { System.out.println("1"); } } } if (flag == 0) { synchronized (o2) { try { Thread.sleep(500); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } synchronized (o1) { System.out.println("0"); } } } } public static void main(String[] args) { DeadLockDemo td1 = new DeadLockDemo(); DeadLockDemo td2 = new DeadLockDemo(); td1.flag = 1; td2.flag = 0; //td1,td2都处于可执行状态，但JVM线程调度先执行哪个线程是不确定的。 //td2的run()可能在td1的run()之前运行 new Thread(td1).start(); new Thread(td2).start(); } } 如何避免死锁在有些情况下死锁是可以避免的。三种用于避免死锁的技术： 加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁） 加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁） 死锁检测 多线程的三大特性原子性 可见性 有序性 原子性即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。 一个很经典的例子就是银行账户转账问题： 比如从账户A向账户B转1000元，那么必然包括2个操作：从账户A减去1000元，往账户B加上1000元。这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。 我们操作数据也是如此，比如i = i+1；其中就包括，读取i的值，计算i，写入i。这行代码在Java中是不具备原子性的，则多线程运行肯定会出问题，所以也需要我们使用同步和lock这些东西来确保这个特性了。 原子性其实就是保证数据一致、线程安全一部分， 可见性 当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。 若两个线程在不同的cpu，那么线程1改变了i的值还没刷新到主存，线程2又使用了i，那么这个i值肯定还是之前的，线程1对变量的修改线程没看到这就是可见性问题。有序性程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。 一般来说处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。如下： int a = 10; //语句1 int r = 2; //语句2 a = a + 3; //语句3 r = a*a; //语句4 则因为重排序，他还可能执行顺序为 2-1-3-4，1-3-2-4 但绝不可能 2-1-4-3，因为这打破了依赖关系。 显然重排序对单线程运行是不会有任何问题，而多线程就不一定了，所以我们在多线程编程时就得考虑这个问题了。 java内存模型共享内存模型指的就是Java内存模型(简称JMM)，JMM决定一个线程对共享变量的写入时,能对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。  如上图所示，本地内存A和B有主内存中共享变量x的副本。假设初始时，这三个内存中的x值都为0。线程A在执行时，把更新后的x值（假设值为1）临时存放在自己的本地内存A中。当线程A和线程B需要通信时，线程A首先会把自己本地内存中修改后的x值刷新到主内存中，此时主内存中的x值变为了1。随后，线程B到主内存中去读取线程A更新后的x值，此时线程B的本地内存的x值也变为了1。 从整体来看，这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息，而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为java程序员提供内存可见性保证。
总结：什么是Java内存模型：java内存模型简称jmm，定义了一个线程对另一个线程可见。共享变量存放在主内存中，每个线程都有自己的本地内存，当多个线程同时访问一个数据的时候，可能本地内存没有及时刷新到主内存，所以就会发生线程安全问题。 VolatitleVolatile 关键字的作用是变量在多个线程之间可见。 package com.evan.springboot.concurrentDemo; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 11:28 */ public class ThreadVolatitleDemo extends Thread { public boolean flag=true; @Override public void run(){ System.out.println("开始执行子线程"); while (flag){ } System.out.println("线程停止"); } public void setRunging (boolean flag){ this.flag=flag; } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ThreadVolatitleDemo demo = new ThreadVolatitleDemo(); demo.start(); Thread.sleep(3000); demo.setRunging(false); System.out.println("flag 已经设置成false"); Thread.sleep(1000); System.out.println(demo.flag); } }
Volatitle非原子性 package com.evan.springboot.concurrentDemo; /** * @author evanYang * @version 1.0 * @date 2020/05/03 11:35 */ public class ThreadNoAtomic extends Thread { private static volatile int count; private static void addCount(){ for (int i = 0; i |
一号窗口和二号窗口同时出售火车第一张和第七张,部分火车票会重复出售。 结论发现，多个线程共享同一个全局成员变量时，做写的操作可能会发生数据冲突问题。
从上图来看，线程A与线程B之间如要通信的话，必须要经历下面2个步骤：
已经将结果设置为fasle为什么？还一直在运行呢。 原因:线程之间是不可见的，读取的是副本，没有及时读取到主内存结果。 解决办法使用Volatile关键字将解决线程之间可见性, 强制线程每次读取该值的时候都去“主内存”中取值【本文地址】
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