线程安全问题的原因及解决方案

                要想知道线程安全问题的原因及解决方案，首先得知道什么是线程安全，想给出一个线程安全的确切定义是复杂的，但我们可以这样认为：如果多线程环境下代码运行的结果是符合我们预期的，即在单线程环境应该的结果，则说这个程序是线程安全的。例如:使用两个线程分别对同一个变量进行修改，得出的结果与使用一个线程对这个变量进行修改的结果不同，这样的问题就可以说是该程序不是线程安全的。知道了什么是线程安全后，这样才好分析线程安全问题的原因及解决方案。

        原因1）多个线程之间的调度顺序是随机的，操作系统使用抢占式策略来执行线程（根本原因），并且该原因无法改变，当前主流的操作系统都是如此：例如当两个线程分别对同时一个变量count++，则会使每次得到的结果不同，因为CPU的调度是抢占式的，且count++实际上有着三步操作，这就将导致得到的结果不同。因为count++的三步操作为：

1. 从内存把数据读到 CPU

2. 进行数据更新

3. 把数据写回到 CPU

因此当多个线程进行count++时，就会导致如线程1刚进行完操作1后，线程2抢占了CPU，使得线程1没有及时将数据更新并将数据写回到CPU上，所以线程2读的数据与线程1读的数据相同，因此它们将数据更新后并写回到CPU也是相同，因此相当于count只进行了一次count++，

它们之中的顺序是任意的，因此得到的结果也是不确定的，但一定小于原本要得到的值（count++分别在多个线程中进行了多次）。

        原因2）多个线程同时修改同一个变量，容易产生线程安全问题。可以通过调整代码结构进行避免。

        原因3）修改操作不是原子的：原子性则是不可再分，如count++，可以分为三步操作。也可通过代码来进行封装成原子的来解决，也就是通过锁来进行互斥，使得有个线程操作时，别的线程不能进行操作。解决方法通常是加锁。

        原因4）内存可见性引起的线程安全问题。当判断条件一个线程里面没有改变的话，那么编译器就会进行优化，令其只进行一次判断，后续就不再判断，倘若在另一个线程将其条件改变的话，但再这个线程里不会感觉的到，因此会继续按照之前的判断来进行。解决方法通常是对其条件进行volatile来进行修饰。

public static volatile int count = 0;//倘若没有volatile，则该代码会一直进行下去
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        while(count == 0){
            ;
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        try {
            Thread.currentThread().sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        count = 1;
    });
    t1.start();
    t2.start();
    t1.join();
}

        原因5）指令重排序引起的线程安全问题。

上述的例子的线程安全问题主要有原因1，2，3组成，因此，若想解决，我们只需给count++进行加锁就行。这样就使的count++操作变成原子的，当count++时，倘若又有一个线程要进行count++，就会产生阻塞，知道先进行count++的线程结束，另一个线程才能进行count++操作。

通常来说，大部分解决线程安全问题，只需要进行加锁就行。