郑州大学现代远程教育 《网页设计与网站建设》个人主页,wordpress 主题构成,建设电商平台,福建省建设招投标网站1.为什么会出现线程安全问题计算机系统资源分配的单位为进程#xff0c;同一个进程中允许多个线程并发执行#xff0c;并且多个线程会共享进程范围内的资源#xff1a;例如内存地址。当多个线程并发访问同一个内存地址并且内存地址保存的值是可变的时候可能会发生线程安全问…1.为什么会出现线程安全问题计算机系统资源分配的单位为进程同一个进程中允许多个线程并发执行并且多个线程会共享进程范围内的资源例如内存地址。当多个线程并发访问同一个内存地址并且内存地址保存的值是可变的时候可能会发生线程安全问题因此需要内存数据共享机制来保证线程安全问题。对应到java服务来说在虚拟中的共享内存地址是java的堆内存,比如以下程序中线程安全问题public class ThreadUnsafeDemo {private static final ExecutorService EXECUTOR_SERVICE;static {EXECUTOR_SERVICE new ThreadPoolExecutor(100, 100, 1000 * 10,TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue(100), new ThreadFactory() {private AtomicLong atomicLong new AtomicLong(1);Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {return new Thread(r, Thread-Safe-Thread- atomicLong.getAndIncrement());}});}public static void main(String[] args) throws Exception {Map params new HashMap();List futureList new ArrayList(100);for (int i 0; i 100; i) {futureList.add(EXECUTOR_SERVICE.submit(new CacheOpTask(params)));}for (Future future : futureList) {System.out.println(Future result: future.get());}System.out.println(params);}private static class CacheOpTask implements Callable {private Map params;CacheOpTask(Map params) {this.params params;}Overridepublic Integer call() {for (int i 0; i 100; i) {int count params.getOrDefault(count, 0);params.put(count, count);}return params.get(count);}}}创建100个task每个task对map中的元素累加100此程序执行结果为{count9846}而预期的正确结果为{count10000}至于出现这种问题的原因下面会具体分析。判断是否有线程安全性的一个原则是是否有多线程访问可变的共享变量2.多线程的优势发挥多处理器的强大能力提高效率和程序吞吐量3.并发带来的风险使用并发程序带来的主要风险有以下三种3.1.安全性问题竞态条件由于不恰当的执行时序而出现不正确的结果对于1中的线程安全的例子就是由于竞态条件导致的最终结果与预期结果不一致。关键代码块如下int count params.getOrDefault(count, 0);params.put(count, count);当多个线程同时取的count的值的时候每个线程计算之后在写入到count这时候会出现多个线程值被覆盖的情况最终导致结果不正确。如下图所示3.2解决此类问题的几种方法1.使用同步机制限制变量的访问锁比如synchronized (LOCK) {int count params.getOrDefault(count, 0);params.put(count, count);}2.将变量设置为不可变即将共享变量设置为final3.不在线程之间共享此变量ThreadLocal编程的原则首先编写正确的代码然后在实现性能的提升无状态的类一定是线程安全的3.3 内置锁内置锁同步代码块( synchronized (this) {})进入代码块前需要获取锁会有性能问题。内置锁是可重入锁之所以每个对象都有一个内置锁是为了避免显示的创建锁对象常见的加锁约定将所有的可变状态都封装在对象内部并使用内置锁对所有访问可变状态的代码进行同步。例如Vector等同步的另一个功能内存可见性类似于volatile非volatile的64位变量double、longJVM允许对64位的操作分解为两次32位的两次操作可变64位变量必须用volatile或者锁来保护加锁的含义不仅在于互斥行为还包括内存可见性为了所有线程都可以看到共享变量的最新值所有线程应该使用同一个锁原则除非需要跟高的可见性否则应该将所有的域都声明为私有的除非需要某个域是可变的否则应该讲所有的域生命为final的2.活跃性问题线程活跃性问题主要是由于加锁不正确导致的线程一直处于等待获取锁的状态比如以下程序public class DeadLock {private static final Object[] LOCK_ARRAY;static {LOCK_ARRAY new Object[2];LOCK_ARRAY[0] new Object();LOCK_ARRAY[1] new Object();}public static void main(String[] args) throws Exception {TaskOne taskOne new TaskOne();taskOne.start();TaskTwo taskTwo new TaskTwo();taskTwo.start();System.out.println(finished);}private static class TaskOne extends Thread {Overridepublic void run(){synchronized (LOCK_ARRAY[0]) {try {Thread.sleep(3000);} catch (Exception e) {}System.out.println(Get LOCK-0);synchronized (LOCK_ARRAY[1]) {System.out.println(Get LOCK-1);}}}}private static class TaskTwo extends Thread {Overridepublic void run() {synchronized (LOCK_ARRAY[1]) {try {Thread.sleep(1000 * 3);} catch (Exception e) {}System.out.println(Get LOCK-1);synchronized (LOCK_ARRAY[0]) {System.out.println(Get LOCK-0);}}}}}在两个线程持有一个锁并在在锁没有释放之前互相等待对方持有的锁这时候会造成两个线程会一直等待从而产生死锁。在我们使用锁的时候应该考虑持有锁的时长特别是在网络I/O的时候。在使用锁的时候要尽量避免以上情况从而避免产生死锁3.性能问题在使用多线程执行程序的时候在线程间的切换以及线程的调度也会消耗CPU的性能。
