【JAVA】线程不安全问题以及相关解决方案-EW帮帮网

1.造成线程不安全的常见5点因素

2.如何解决线程不安全

线程不安全，就是在多线程运行的结束后，结果或者过程并不按照我们预期的那样执行，则为线程不安全，即产生了BUG

出现以下5种情况，一般都会造成线程不安全

1.抢占式执行

2.两个线程修改同一个变量

3.修改的操作不是原子的

4.内存可见性问题

5.指令重排序

举一个线程不安全的代码例子

定义一个count变量，让它从0自增到10w，创建两个线程，每个线程自增5w次，按照这个逻辑，count可以自增到10w吗？

    //定义Counter类，让count自增10w次
class Counter{
    public  int count;

    public  void increase(){
        count++;
    }
}

public class Demo1 {
    //实例化Counter对象
     public static Counter counter = new Counter();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++){
                counter.increase();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++){
                counter.increase();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("count: " + counter.count);
    }
}

由代码运行的结果来看，并没有达到10w次，因此出现了线程不安全问题

造成该结果的原因是线程的抢占式执行

这里返回解释一下会导致线程不安全的5种情况

1.抢占式执行：我们使用多线程时，线程的调度执行过程是由系统内核来操作的，谁先调度执行完全看内核心情，因此视为“伪随机”，这是我们程序员无能为力的问题，这也是导致线程不安全的罪魁祸首

2.多个线程修改一个变量：由于多线程会抢占式执行，当多个线程修改同一个变量时，其中一个线程的计算过程还没完整结束，另外一个线程就开始调用了一个不完整的计算结果，从而导致最终的结果不准确（可调整代码来规避，但是针对这一点下手普适性不高）

3.修改操作不是原子的：

原子表示不可分割的最小单位

像count++这种操作，本质上是3个cpu指令来完成的；load，add，save（这三个操作单独拎出来都可以说是原子的）

cpu执行指令，都是以“一个指令”为单位进行执行，一个指令相当于cpu上的“最小单位”，不能说把指令（load/add/save）执行一半就把线程调度走了

综上所述：我们一般着眼于第三点来反制线程不安全，即把多个操作通过特殊手段，打包成一个原子操作，也就是说把零散的指令组合成一个完整的指令，因为cpu一次执行一个完整指令，从而避免了一个线程还没执行完所有应该执行的指令就被调度走了

以上3点是线程不安全的核心原因

4.内存可见性问题：JVM的代码优化引入BUG

编译器很聪明，它会自己帮我们进行代码优化提升效率，但在多线程情况下，编译器容易出现误判

除非能保证优化后，逻辑与之前的逻辑是等价的，否则就会出现BUG

编译器优化对单线程没有影响，并且会提升效率，而面对多线程，可能导致第5点问题，也就是

5.指令重排序

我们重点在于解决第三点，从第三点入手反制

也就是用特殊手段让count++变成原子的 -------”加锁“

即使用synchronized关键字来时代码进行“加锁”

返回到用两个线程自增count10w次的代码，也就是让每个线程都独立完成自己的任务后，另外的线程才开始调度执行，所以我们要对线程1进行加锁，当线程1正在运行的时候，线程2乖乖的阻塞等待带xianc1解锁，线程1解锁后线程2开始执行调度，线程2也要进行加锁，所以线程2在执行调度的时候，线程1反过来阻塞等待

因此线程1与线程2会产生“锁竞争”，也就是线程1还没解锁，线程2不动，线程2执行时还没解锁，线程1不动，当然，哪个线程先执行由内核说了算，谁先执行，另外的就阻塞等待

具体做法：在count++之前加锁，++完后解锁，count在加锁和解锁之间进行++，别的线程想修改，改不了（别的线程只能阻塞等待，阻塞等待的线程状态为BLOCKED）

下面研究如何给代码加锁-----synchronized

（1）syn的最基本用法：使用syn关键字来修饰一个普通方法，当进入方法时，加锁，方法执行完后，解锁（看起来就像串行了）

注：锁竞争会多线程存在串行，但是也仅仅是加锁的部分串行，其他代码都还在并发执行