- 理解线程安全？
- synchronized用法
- 死锁
- Java内存模型
- Vlolatile
- ThreadLock
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();
}
}
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。
线程安全问题的解决办法：
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。
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：
- 首先，线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
- 然后，线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
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。
Volatitle
Volatile 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);
}
}
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
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 < 1000; i++) {
count++;
}
System.out.println(count);
}
@Override
public void run() {
addCount();
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new ThreadNoAtomic().start();
}
}
}
使用AtomicInteger原子类
package com.evan.springboot.concurrentDemo;
import sun.java2d.pipe.SpanIterator;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* @author evanYang
* @version 1.0
* @date 2020/05/03 11:40
*/
public class ThreadAtomicInteger extends Thread {
private static AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(0);
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
atomicInteger.incrementAndGet();
}
System.out.println(atomicInteger.get());
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new ThreadAtomicInteger().start();
}
}
}
volatile与synchronized区别
仅靠volatile不能保证线程的安全性。（原子性）
①volatile轻量级，只能修饰变量。synchronized重量级，还可修饰方法
②volatile只能保证数据的可见性，不能用来同步，因为多个线程并发访问volatile修饰的变量不会阻塞。
synchronized不仅保证可见性，而且还保证原子性，因为，只有获得了锁的线程才能进入临界区，从而保证临界区中的所有语句都全部执行。多个线程争抢synchronized锁对象时，会出现阻塞。
ThreadLocal
什么是ThreadLocal
ThreadLocal提高一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal的接口方法
ThreadLocal类接口很简单，只有4个方法，我们先来了解一下：
void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
public Object get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。
package com.evan.springboot.concurrentDemo.ThreadLocalDemo;
/**
* @author evanYang
* @version 1.0
* @date 2020/05/03 11:50
*/
public class Res {
public static Integer count=0;
public static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
protected Integer initialValue() {
return 0;
};
};
public Integer getNum(){
threadLocal.set(threadLocal.get()+1);
return threadLocal.get();
}
}
package com.evan.springboot.concurrentDemo.ThreadLocalDemo;
/**
* @author evanYang
* @version 1.0
* @date 2020/05/03 12:03
*/
public class ThreadLocalDemo extends Thread {
private Res res;
public ThreadLocalDemo(Res res){
this.res=res;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + "i---" + i + "--num:" + res.getNum());
}
}
public static void main(String[] args) {
Res res = new Res();
ThreadLocalDemo threadLocaDemo1 = new ThreadLocalDemo(res);
ThreadLocalDemo threadLocaDemo2 = new ThreadLocalDemo(res);
ThreadLocalDemo threadLocaDemo3 = new ThreadLocalDemo(res);
threadLocaDemo1.start();
threadLocaDemo2.start();
threadLocaDemo3.start();
}
}
ThreadLoca实现原理
ThreadLoca通过map集合
Map.put(“当前线程”,值)；
转载：https://blog.csdn.net/weixin_30409927/article/details/105900112