線程的狀態(tài)，多線程帶來的風(fēng)險(xiǎn)，synchronized關(guān)鍵字及死鎖問題

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了線程的狀態(tài)，多線程帶來的風(fēng)險(xiǎn)，synchronized關(guān)鍵字及死鎖問題。希望對大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

目錄

狀態(tài)?

線程的意義

多線程帶來的風(fēng)險(xiǎn)——線程安全?

線程安全的概念

線程不安全的原因

搶占式執(zhí)行，隨機(jī)性調(diào)度

修改共享數(shù)據(jù)

原子性->加??

可見性

指令重排序

解決線程不安全問題（學(xué)完線程再總結(jié)）

synchronized關(guān)鍵字——監(jiān)視器鎖monitor lock?編輯?

?互斥

使用示例

可重入

Java標(biāo)準(zhǔn)庫中線程安全的類

死鎖

1.死鎖是什么

2.死鎖的三個(gè)典型情況

3.死鎖的四個(gè)必要條件?編輯

4.如何破除死鎖？

狀態(tài)是針對當(dāng)前的線程調(diào)度情況進(jìn)行描述的，所以認(rèn)為線程是程序調(diào)度的基本單位（后面再談狀態(tài)都是考慮線程的狀態(tài)了）；

狀態(tài)?

public class ThreadState {
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?for (Thread.State state : Thread.State.values()) {
 ? ? ? ? ? ?System.out.println(state);
 ? ? ? }
 ? }
}
1. NEW : 創(chuàng)建Thread對象，但是還沒調(diào)用start(內(nèi)核還沒創(chuàng)建對應(yīng)的PCB)；

2. TERMINATED : 內(nèi)核中的PCB已經(jīng)創(chuàng)建完畢了，但是Thread對象還在；

3. RUNNABLE：可運(yùn)行的；（RUNNABLE是正在CPU上執(zhí)行的，RUNNING是在就緒隊(duì)列上的，可以去CPU上執(zhí)行的）；

4.?WAITING

5. TIMED_WAITING

6. BLOCKED

上述三個(gè)都是阻塞，表示線程?PCB 正在阻塞隊(duì)列中，但是原因不同

RUNNABLE表示就緒狀態(tài)，包含正在CPU上運(yùn)行，或者在就緒隊(duì)列中排隊(duì) ；

當(dāng)有for循環(huán)里有sleep的時(shí)候，t運(yùn)行中的狀態(tài)大部分是TIMED_WAITING, 為了讓時(shí)間均衡，可以給 t 線程中添加更多的計(jì)算邏輯。

如果線程代碼中全是for循環(huán)里計(jì)算，比較大小之類的操作，此時(shí)這個(gè)線程就不會阻塞，始終是RUNNABLE'狀態(tài)；

所以，之前我們學(xué)過的 isAlive() 方法，可以認(rèn)為是處于不是 NEW 和 TERMINATED 的狀態(tài)都是活著 的。

線程的意義

程序分成：

CPU密集：包含大量的加減乘除運(yùn)算符；

IO密集：涉及到讀寫文件，讀寫控制臺，讀寫網(wǎng)絡(luò)的操作；

多線程可以更充分的利用到多核心cpu的資源

多線程帶來的風(fēng)險(xiǎn)——線程安全?

起源于多線程的搶占式執(zhí)行帶來的隨機(jī)性。如果沒有多線程，程序的執(zhí)行順序就是固定的；調(diào)度的源頭來自于操作系統(tǒng)的內(nèi)核實(shí)現(xiàn)

線程安全的概念

多個(gè)線程同時(shí)對某個(gè)共享資源進(jìn)行訪問導(dǎo)致的原子性，可見性，有序性的問題，這些問題導(dǎo)致共享資源存在一個(gè)不可預(yù)測性，使執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果。

如果多線程環(huán)境下代碼運(yùn)行的結(jié)果是符合我們預(yù)期的，即在單線程環(huán)境應(yīng)該的結(jié)果，則說這個(gè)程序是線 程安全的。

線程不安全的原因

搶占式執(zhí)行，隨機(jī)性調(diào)度

修改共享數(shù)據(jù)

多個(gè)線程同時(shí)修改一個(gè)變量

string都是不可變對象，所以他線程安全?

原子性->加??

?是不可拆分的基本單位，針對線程安全問題最主要的的手段就是通過加鎖將非原子的轉(zhuǎn)換為“原子”的，

我們把一段代碼想象成一個(gè)房間，每個(gè)線程就是要進(jìn)入這個(gè)房間的人。如果沒有任何機(jī)制保證， A 進(jìn)入房間之后，還沒有出來；B 是不是也可以進(jìn)入房間，打斷 A 在房間里的隱私。這個(gè)就是不具備原子性的。

那我們應(yīng)該如何解決這個(gè)問題呢？是不是只要給房間加一把鎖， A 進(jìn)去就把門鎖上，其他人是不是就進(jìn) 不來了。這樣就保證了這段代碼的原子性了。

有時(shí)也把這個(gè)現(xiàn)象叫做同步互斥，表示操作是互相排斥的。

一條 java 語句不一定是原子的，也不一定只是一條指令

比如 ?n++ ，其實(shí)是由三步操作組成的：

1. 從內(nèi)存把數(shù)據(jù)讀到 CPU

2. 進(jìn)行數(shù)據(jù)更新

3. 把數(shù)據(jù)寫回到 CPU

不保證原子性會給多線程帶來什么問題

如果一個(gè)線程正在對一個(gè)變量操作，中途其他線程插入進(jìn)來了，如果這個(gè)操作被打斷了，結(jié)果就可能是錯(cuò)誤的。

這點(diǎn)也和線程的搶占式調(diào)度密切相關(guān) . 如果線程不是 " 搶占 " 的 , 就算沒有原子性 , 也問題不大 .

可見性

?如果一個(gè)線程讀，一個(gè)線程改，也可能出現(xiàn)問題。

指令重排序

編譯器對于指令重排序的前提是 " 保持邏輯不發(fā)生變化 ". 這一點(diǎn)在單線程環(huán)境下比較容易判斷 , 但

是在多線程環(huán)境下就沒那么容易了 , 多線程的代碼執(zhí)行復(fù)雜程度更高 , 編譯器很難在編譯階段對代

碼的執(zhí)行效果進(jìn)行預(yù)測 , 因此激進(jìn)的重排序很容易導(dǎo)致優(yōu)化后的邏輯和之前不等價(jià) .

解決線程不安全問題（學(xué)完線程再總結(jié)）

同步代碼塊

同步方法

鎖

synchronized關(guān)鍵字——監(jiān)視器鎖monitor lock?

?互斥

當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)對一個(gè)對象進(jìn)行加鎖的時(shí)候，會出現(xiàn)鎖沖突/鎖競爭，一個(gè)線程可以獲取到鎖另一個(gè)線程出現(xiàn)線程阻塞的情況，直到那個(gè)線程解鎖，它才取鎖成功。

兩個(gè)線程，一個(gè)加鎖，一個(gè)不加鎖，不存在鎖競爭；

兩個(gè)線程針對不同對象加鎖，倆線程獲取到各自的鎖，此時(shí)不存在鎖競爭；

同一個(gè)對象 synchronized 就會 阻塞等待 .

進(jìn)入 synchronized 修飾的代碼塊 , 相當(dāng)于加鎖

退出 synchronized 修飾的代碼塊 , 相當(dāng)于解鎖

synchronized 用的鎖是存在 Java 對象頭里的。

?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-459691.html

?

使用示例

synchronized關(guān)鍵字

修飾方法（普通方法-加到this對象上，靜態(tài)方法-加到類對象上）

代碼塊-手動指定加到某個(gè)對象上

?

ctrl+alt+t->選中代碼塊包裹?

可重入

一個(gè)線程針對同一個(gè)對象，連續(xù)加鎖兩次如果沒有問題，?就叫可重入的，否則不可重入（第二次加鎖就會出現(xiàn)阻塞等待的情況，這種情況線程就僵住了，出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象）。

這里的死鎖（死鎖的一種情況）如何理解？

靈異事件：滑稽老鐵去廁所，鎖上了門，結(jié)果時(shí)空錯(cuò)亂，它出來了，忘記了去廁所這件事，去廁所發(fā)現(xiàn)門一直都是鎖的。

為了避免上述死鎖，java將synchronized設(shè)定為可重入的。

?上述圖片可以理解為：

我追到男神，追的過程中給他表白了一次，追到手后再表白了一次，就是“可重入的”，不會出現(xiàn)阻塞等待等。

synchronized 同步塊對同一條線程來說是可重入的，不會出現(xiàn)自己把自己鎖死的問題；

eg:
static class Counter {
 ? ?public int count = 0;
 ? ?synchronized void increase() {
 ? ? ? ?count++;
 ? }
 ? ?synchronized void increase2() {
 ? ? ? ?increase();
 ? }
}
在可重入鎖的內(nèi)部 , 包含了 " 線程持有者 " 和 " 計(jì)數(shù)器 " 兩個(gè)信息 .

1. 如果某個(gè)線程加鎖的時(shí)候 , 發(fā)現(xiàn)鎖已經(jīng)被人占用 , 但是恰好占用的正是自己 , 那么仍然可以繼續(xù)獲取到鎖, 并讓計(jì)數(shù)器自增 .

2. 解鎖的時(shí)候計(jì)數(shù)器遞減為 0 的時(shí)候 , 才真正釋放鎖 . ( 才能被別的線程獲取)

Java標(biāo)準(zhǔn)庫中線程安全的類

多個(gè)線程操作同一個(gè)集合類，就要考慮到線程安全問題。?

?

還有的類不涉及加鎖，但仍然是線程安全的，因?yàn)椴簧婕靶薷牟僮鳎篠tring;?

?

死鎖

1.死鎖是什么

死鎖是兩個(gè)或兩個(gè)以上的線程在執(zhí)行過程中，去爭奪同一個(gè)共享資源導(dǎo)致的互相等待的過程，在沒有外部干預(yù)的情況下，線程會一直處于阻塞狀態(tài)，無法向下執(zhí)行。

死鎖比較隱蔽，一旦寫了死鎖，會出現(xiàn)嚴(yán)重的bug

2.死鎖的三個(gè)典型情況
一個(gè)線程，一把鎖，連續(xù)鎖兩次，如果鎖是不可重入性鎖，就會死鎖；Java里的synchronized和ReentrantLock都是可重入性鎖；
循環(huán)等待：兩個(gè)線程，兩把鎖，t1，t2先各自針對鎖A，鎖B進(jìn)行加鎖，再嘗試獲取對方的鎖。線程1在獲取B的時(shí)候等待線程2釋放B，線程2在獲取A的時(shí)候等待線程1釋放A，造成blocked；(線程1拿到A鎖，再嘗試獲取鎖B，A這把鎖還是繼續(xù)保持的，不會因?yàn)橐カ@取B就把A釋放了)
public class demo33 {
    public static void main(String[] args) {
        Object jiangyou=new Object();
        Object cu=new Object();
        Thread tanglaoshi=new Thread(()->{
            synchronized(jiangyou){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (cu){
                    System.out.println("湯老師拿到了醬油和醋");
                }
            }
        });
         Thread shiniang=new Thread(()->{
            synchronized(cu){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (jiangyou){
                    System.out.println("師娘拿到了醬油和醋");
                }
            }
        });
    }
}
//用jconsole定位到這兩個(gè)線程的第二個(gè)??操作出現(xiàn)了BLOCKED操作；
?
多個(gè)線程，多把鎖?
當(dāng)他們都拿起左手的筷子就會出現(xiàn)極端情況。
3.死鎖的四個(gè)必要條件

4.如何破除死鎖？

去破壞死鎖中的必要條件中的任意一個(gè)（除了互斥條件），給鎖編號，然后制定一個(gè)固定的順序（從小到大）來加鎖，任意線程加多把鎖的時(shí)候，都讓線程遵循上述循序，此時(shí)循環(huán)等待自然破除。eg:對于上面的代碼就可以通過把鎖的內(nèi)容換一下。?

還有解決死鎖的銀行家算法。

對于死鎖，我們需要借助jconsole這樣的工具來定位。在問到死鎖時(shí)，記得再解釋下可重入，不可重入

?

到了這里，關(guān)于線程的狀態(tài)，多線程帶來的風(fēng)險(xiǎn)，synchronized關(guān)鍵字及死鎖問題的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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