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[JAVAEE] 线程安全问题

news 2025/8/20 5:36:01

一. 什么是线程安全

二. 线程安全问题产生的原因

三. 线程安全问题的解决

3.1 解决修改操作不是原子性的问题 => 加锁

a. 什么是锁

b. 没有加锁时

c. 加锁时

d. 死锁

e. 避免死锁

3.2 解决内存可见性的问题 => volatile关键字 (易变的, 善变的)

a. 不加volatile关键字

b. 加volatile关键字

一. 什么是线程安全

在多线程并发执行的过程中, 出现 bug, 称为线程不安全. 反之则线程安全.

二. 线程安全问题产生的原因

1. 操作系统对于线程的调度是随机的, 抢占式的[根本原因].

2. 多个线程修改同一个变量.

3. 修改操作不是原子的. => 解决: 锁

4. 内存可见性. => 解决: volatile(adj. 善变的. 易变的)关键字

5. 执行重排序. => 解决: wait() 与 notify() 等待与通知

三. 线程安全问题的解决

3.1 解决修改操作不是原子性的问题 => 加锁

a. 什么是锁

synchronized修饰普通方法, 是对this加锁.

synchronized修饰静态方法, 是对类对象加锁.

b. 没有加锁时

没有对count++操作进行加锁时, count的结果总是 <= 100000, 这是因为(线程调度是随机的, 抢占式的 + count++操作不是原子的)

c. 加锁时

对count++操作进行加锁后, count++操作可以认为变成原子的了, 这时, count的最终结果就符合预期.

d. 死锁

构成死锁的场景:

1. 一个线程, 一把锁 (但是, java中锁具有可重入特性, 此种情况下, 并不会构成死锁)

2. 两个线程, 两把锁

3. n个线程, m把锁

构成死锁的四个必要条件:

1. 锁是互斥的. (线程1获取了锁1, 这时线程2想要再获取锁1 就要阻塞等待)

2. 锁是不可抢占的

3. 请求和保持. (线程1获取了锁1, 线程2获取了锁2, 此时, 线程1想要再获取锁2, 线程2想要再获取锁1, 这时就会构成死锁, 线程阻塞) => 解决: 一定情况下, 避免嵌套

4. 循环等待. => 解决: 约定加锁的顺序.

e. 避免死锁

想要避免死锁, 就要解决 3 或者 4 这两个必要条件.

解决3. (避免嵌套)

解决4.(按照一定的顺序进行加锁)

3.2 解决内存可见性的问题 => volatile关键字 (易变的, 善变的)

a. 不加volatile关键字

可以观察到, t1线程并没有因为t2线程输入val的值不是0而结束, 反而一直在RUNNABLE(运行中). 这是因为, jvm对代码进行了优化, jvm检测到val的值一直不发生改变, 为了提高效率, 就把val转移到了寄存器中, 此时t2线程输入val还在和内存进行交互, 并不会改变val的值.