线程安全
线程安全问题
当多个线程同时共享同一个全局变量或静态变量，做写操作时，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。
例子：现在有100张火车票，有两个窗口同时抢火车票，请使用多线程拟抢票效果。
class Demo2 implements Runnable {
private int count = 100;
private static Object oj = new Object();
@Override
public void run() {
while (count > 0) {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
sale();
}
}
public void sale() {
// 前提 多线程进行使用、多个线程只能拿到一把锁。
// 保证只能让一个线程 在执行 缺点效率降低
// synchronized (oj) {
// if (count > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - count + 1) + "票");
count--;
// }
// }
}
public static void main(String[] args) {
Demo2 threadTrain1 = new Demo2();
Thread t1 = new Thread(threadTrain1, "①号窗口");
Thread t2 = new Thread(threadTrain1, "②号窗口");
t1.start();
t2.start();
}
}
运行结果:
运行结果.png
结果发现，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。
线程安全解决办法
1.如何解决多线程之间的线程安全问题？
使用多线程之间同步synchronized或使用锁(lock)。
2.为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题？
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，然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。
3.什么是多线程之间同步？
当多个线程共享一个资源，不会受到其他线程的干扰。
同步代码块
同步代码块就是将可能会发生线程安全问题的代码，给包括起来。
synchronized（同一个数据）{
可能会发生线程冲突问题
}
synchronized(对象){//这个对象可以为任意对象
需要被同步的代码
}
对象如同锁，持有锁的线程可以在同步中执行，没持有锁的线程即使获取CPU的执行权也进不去。
同步的前提：
1.必须要有两个或者两个以上的线程。
2.必须是多个线程使用同一个锁，保证同步中只能有一个线程在运行。
好处：解决了多线程的安全问题。
弊端：多个线程需要判断所，比较小号资源、抢锁的资源。
public class Demo1 implements Runnable{
private int count =100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(count>0) {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
sale();
}
}
public void sale() {
synchronized (obj) {
if(count>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"，出售第"+(100-count+1)+"票");
count--;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Demo1 threadTrain = new Demo1();
Thread t1 = new Thread(threadTrain,"1号窗口");
Thread t2 = new Thread(threadTrain,"2号窗口");
t1.start();
t2.start();
}
}
同步函数函数this锁。
public synchronized void sale(){
if(count>0){
try{
Thread.sleep(40);
}catch（Exception e）{
}
System.out.prinln(.....);
count--;
}
}
静态同步函数
方法上加上static关键字，使用synchronized关键字修饰或者使用类.class文件。
静态的同步函数使用的锁是该函数所属字节码文件对象。
可以用getClass方法获取，也可以用当前类名.class表示。
synchronized(demo1.class){
System.....;
count--;
.....
}
总结：synchronized修饰方法使用锁是当前this锁。
synchronized修饰静态方法使用锁是当前类的字节码文件。
多线程死锁
同步中嵌套同步，导致锁无法释放会导致死锁
多线程有三大特性
原子性、可见性、有序性
原子性
一个操作或多个操作 要么全部执行并且执行的过程中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，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。
可见性.png
从上图来看，线程A与线程B之间如果要通信的话，必须要经历下面2个步骤：
1.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。
2.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。
可见性1.png
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都为0，线程A在执行时，把更新后的x(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值也变成1。
从整体来看，这2个步骤是指上是线程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程序要提供内存可见性保证。
总结：jmm就是java内存模型,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。
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直的。如下：
int a = 1;//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，它还可能执行顺序为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时不会有任何问题，而多线程就不一定了，所以我们在多线程变成时就得考虑这个问题了。
Volatile
volatile关键字的作用是变量在多个线程之间可见
class Demo 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 setRuning(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
}
public class Demo1{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Demo demo = new Demo();
demo.start();
Thread.sleep(3000);
demo.setRuning(false);
System.out.println("flag已经设置成false");
Thread.sleep(1000);
System.out.println(demo.flag);
}
}
在没有设置延迟的时候flag改为false后线程能够顺利结束，但是加入延迟后程序一直在运行没有结束，原因是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的结果。
解决办法就是在变量flag之前添加关键字volatile解决线程之间的可见性，强制线程每次读取该值的时候都去主内存中取值。
volatile非原子性
public class VolatileNoAtomic extends Thread{
public static volatile int count;
private static void addCount() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
count++;
}
System.out.println(count);
}
public void run() {
addCount();
}
// public class Demo1{
public static void main(String[] args) {
VolatileNoAtomic[] arr = new VolatileNoAtomic[100];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
arr[i] = new VolatileNoAtomic();
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
arr[i].start();
}
}
}
多运行几次会发现最大值有小概率不是10000，数据不同步，说明volatile不具备原子性。
AtomicInteger是一个提供院子操作的Integer类，通过线程安全的方式操作加减。
public class VolatileNoAtomic extends Thread{
// public static volatile int count=0;
private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
private static void addCount() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
//等同于i++
atomicInteger.incrementAndGet();
}
System.out.println(atomicInteger.get());
}
public void run() {
addCount();
}
// public class Demo1{
public static void main(String[] args) {
VolatileNoAtomic[] arr = new VolatileNoAtomic[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
arr[i] = new VolatileNoAtomic();
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i].start();
}
}
}
volatile与synchronized区别
仅仅靠volatile不能保证线程的安全性。
1.volatile轻量级，只能修饰变量。synchronized重量级，还可以修饰方法。
2.volatile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。
线程安全性
线程安全性包括两个方面1.可见性。2.原子性。
从上面自增的例子中可以看出，仅仅使用volatile不能保证线程安全性。而synchronized则可实现线程的安全性。
