线程安全详解
目录
一、观察线程的所有状态
二、线程状态和状态转移的意义
三、多线程带来的风险
四，解决线程安全问题
一、观察线程的所有状态
线程的状态是一个枚举类型 Thread.State
public static void main(String[] args) {
for (Thread.State state : Thread.State.values()){
System.out.println(state);
}
}NEW: 安排了工作, 还未开始行动
RUNNABLE: 可工作的. 又可以分成正在工作中和即将开始工作.就绪状态
BLOCKED: 这几个都表示排队等着其他事情
WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
TIMED_WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
TERMINATED: 工作完成了.
二、线程状态和状态转移的意义
NEW:Thread对象有了，但是PCB还没有
RUNNABLE:线程正在CPU上执行或者即将到CPU上执行（PCB在就绪队列中，随时可能被调度到）
WAITING:wait方法导致
TIMED_WAITING:sleep方法导致
BLOCKED:等待锁导致
TERMINATED:对象还在，但PCB已经没了
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100_00; i++){
}
}
};
System.out.println("线程启动前：" + t.getState());
t.start();
while (t.isAlive()){
System.out.println("线程运行中：" + t.getState());
}
System.out.println("线程结束后：" + t.getState());
}
三、多线程带来的风险
线程不安全的原因
①线程是抢占式执行的
线程不安全的万恶之源，线程之间的调度完全由内核负责，用户代码中感知不到，也无法控制。线程之间谁先执行，谁后执行，谁执行到哪里从CPU上下来，这样的过程用户无法控制也无法感知到的。
②自增操作不是原子的
每次++都能拆成三个步骤
把内存中的数据读取到CPU中
把CPU中的数据+1
把计算的数据写回内存中
如果两个线程串行执行，此时计算结果为2。
如果两个线程并行执行，线程1进行++操作到一半的时候，线程也进行了++操作，此时自增两次，但结果为1。
必须保证线程1save结束了，线程2再load，此时计算结果才正确
③多个线程尝试修改同一个变量
如果是一个线程修改一个变量，线程安全
如果多个线程读取同一个变量，线程安全
如果多个线程修改不同的变量。线程安全
④内存可见性导致线程安全问题
⑤指令重排序
Java的编译器在编译代码时，会对指令进行优化，调整指令的先后顺序，保证原有的逻辑不变的情况下，提高程序的运行效率
四，解决线程安全问题
锁-synchronized
未加锁
static class Counter{
public int count = 0;
public void increase(){
count++;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(counter.count);
}
已加锁
static class Counter{
public int count = 0;
synchronized public void increase(){
count++;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(counter.count);
}
此处的synchronized就是针对counter这个对象来加锁，进入increase方法内部，就把加锁状态设为ture，increase方法退出之后，就把加锁状态设为false,如果某个线程已经把加锁状态设为ture,此处的其他的线程尝试去加锁，就会阻塞
synchronized的特性——刷新内存
synchronized 的工作过程:
1. 获得互斥锁
2. 从主内存拷贝变量的最新副本到工作的内存
3. 执行代码
4. 将更改后的共享变量的值刷新到主内存
5. 释放互斥锁
synchronized的特性——互斥
public static void main(String[] args) {
Object locker = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker) {
System.out.println("输入一个整数");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker){
System.out.println("线程2获取到锁");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
一旦线程一获取到锁，并且没有释放的话，线程2就会一直在锁这里阻塞等待
public static void main(String[] args) {
Object locker1 = new Object();
Object locker2 = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker1) {
System.out.println("输入一个整数");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker2){
System.out.println("线程2获取到锁");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
不是同一把锁，就不回出现竞争，就没有互斥了。
public static void main(String[] args) {
Object locker1 = new Object();
Object locker2 = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker1.getClass()) {
System.out.println("输入一个整数");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker2.getClass()){
System.out.println("线程2获取到锁");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
这个代码中，两个线程都在针对locker1和locker2的类对象进行竞争，此处的locker1和locker2的类型都是Object，对应的对象都是相同的对象。
