【JavaEE】多线程之线程安全（上）

！线程安全是整个多线程最关键的要点！
tips：本节莫得笑话，全是干货，还请坐好扶稳，我们出发喽~

一、线程安全

前面我们已经学习了如何创建线程、启动线程以及Thread类中比较重要的属性和方法等，现在我们来看一段代码：

package thread;

public class Demo11 {

    private static long count = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                count++;
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                count++;
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        ///main阻塞等待t1和t2
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println(count);
    }
}

相信这段代码对于大家来说都不复杂，凭直觉来说代码的运行结果是10000，静态变量、两个线程、两个循环一个5000次、加在一起10000！ok皆大欢喜~~

但是，当我们真正把程序运行起来就会发现，哪里好像不太对，，，，

8938、5382、7465……好像结果除了10000什么都有可能出现，为什么呢？

我们再来详细分析一下这段代码，明确几个问题

1. 一共有几个线程？三个，t1、t2和main线程
2. 线程执行顺序？随机调度
3. 线程结束顺序？t1和t2先结束，main线程最后结束

emmm，似乎和我们理解的也没什么出入，不存在由于main线程先结束导致count打印结果有误的问题

so，why？答案是：count++操作

还记得我们之前谈到过，编程语言是程序员理解使用的语言，对于计算机来说，要将其翻译成它能理解的语言才能进一步执行

在计算机中，count++这行语句其实对应了三行命令

1. load：将内存中count变量的值读取到CPU寄存器
2. add：把指定寄存器中的值进行+ 1操作
3. save：将修改后的寄存器的值写回到内存中

如果是单线程程序，我们自然不用担心，这三行命令一定是按顺序依次执行的，可是在多线程程序中就要考虑一个问题：如果一个线程的这三行命令执行了一半，CPU资源就分给了另一个线程，这时候会发生什么事情呢？

我们先来模拟一下两个线程由于线程的随机调度可能出现的count+结果（仅一次，count初始值为0）

第一种

结果：count=2
第二种

结果：count=2
第三种

结果：count=1

当然，随机调度的结果还有很多，这里就不一一列举
由此可以看出，两个线程分别对count进行仅仅一次++操作，就有可能出现两种结果，那两个线程分别对count进行5000次++，出现若干种结果也就不算出人意料了

这种程序运行结果和预期不匹配的效果当然是我们不愿意见到的，也就是我们常说的bug，在这里属于一种线程安全问题

1.1线程安全问题产生的原因

线程安全问题产生原因主要是以下几点：

1. 根本原因：操作系统对于线程的调度是随机的，不同线程抢占式执行
2. 多个线程修改了同一个变量
3. 修改操作不是原子的（不是不可再分的）
4. 内存可见性问题
5. 指令重排序
   在不同的代码中我们可能涉及到不同的线程安全问题，这点需要我们在实际编程中认真体会~

1.2如何解决线程安全问题

开头的例子我们可以稍作修改，将最后几条语句改为

t1.start();
t1.join();
t2.start();
t2.join();

这样先启动t1线程，main线程阻塞等待直到t1线程运行结束；再启动t2线程，main线程阻塞等待直到t2线程运行结束
这样调正代码结构，将并行执行的两个线程改为串行执行，规避了线程不安全的代码
这可以是一种解决线程安全问题的方案，但是缺点也显而易见，这种方法不够通用，改为串行也降低了程序的运行效率

我们一般使用另一种更加通用的方案——加锁

加锁——通过加锁操作将不是原子的操作打包成一个原子的操作，避免其他线程的操作在当前线程执行过程中插队

Java中使用synchronized这样的关键字搭配代码块来实现加锁操作

synchronized(锁对象){ //进入代码块，就相当于加锁
//执行一些要保护的逻辑
} //出了代码块，就相当于解锁

欲知后事如何，且听下回分解~