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前言
一、线程不安全产生的原因
1.多个线程同时修改一个变量
2.非原子性操作
3.内存可见性问题
4.指令重排序问题
二、线程安全的解决
1.加锁排队执行
1. 同步锁synchronized
2.可重入锁ReentrantLock
2.原子类AtomicInteger
总结
前言
线程安全是指某个方法或某段代码，在多线程中能够正确的执行，不会出现数据不一致或数据污染的情况，我们把这样的程序称之为线程安全的，反之则为非线程安全的。
一、线程不安全产生的原因
1.多个线程同时修改一个变量
如果是多线程同时修改不同的变量（每个线程只修改自己的变量），也是不会出现非线程安全的问题了，比如以下代码，线程 1 修改 number1 变量，而线程 2 修改 number2 变量，最终两个线程执行完之后的结果如下：
public class test2{
// 全局变量
private static int number = 0;
// 循环次数(100W)
private static final int COUNT = 1_000_000;
// 线程 1 操作的变量 number1
private static int number1 = 0;
// 线程 2 操作的变量 number2
private static int number2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 线程1：执行 100W 次 number+1 操作
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
number1++;
}
});
t1.start();
// 线程2：执行 100W 次 number-1 操作
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
number2--;
}
});
t2.start();
// 等待线程 1 和线程 2，执行完，打印 number 最终的结果
t1.join();
t2.join();
number = number1 + number2;
System.out.println("number=number1+number2 最终结果：" + number);
}
}程序的运行结果：
从上述结果可以看出，多线程只要不是同时修改同一个变量，也不会出现线程安全问题。
2.非原子性操作
原子性操作是指操作不能再被分隔就叫原子性操作。首先，要明确java代码中的一条语句可能代表多个指令，例如 r++ 、r--都是对应多条指令，所以在这里他们的原子性没有得到保证。
以上就是一个经典的错误，r 原本等于 1，线程 1 进行 -1 操作，而线程 2 进行加 1，最终的结果 n,r 应该还等于 1 才对，但通过上面的执行，number 最终被修改成了 0，这就是非原子性导致的问题。
3.内存可见性问题
在 Java 编程中内存分为两种类型：工作内存和主内存，而工作内存使用的是 CPU 寄存器实现的，而主内存是指电脑中的内存，我们知道 CPU 寄存器的操作速度是远大于内存的操作速度的，它们的性能差异如下图所示：
在 Java 语言中，为了提高程序的执行速度，所以在操作变量时，会将变量从主内存中复制一份到工作内存，而主内存是所有线程共用的，工作内存是每个线程私有的，这就会导致一个线程已经把主内存中的公共变量修改了，而另一个线程不知道，依旧使用自己工作内存中的变量，这样就导致了问题的产生，也就导致了线程安全问题。
4.指令重排序问题
例如在实例化对象的时候：
SomeObeject so = new SomeObject();
上述代码可以分为三步：
1.根据类计算对象的大小：在堆内存中分配内存空间给该对象。
2.对对象进行初始化(构造代码块、构造方法)。
3.把引用交给 so。
但是由于代码重排序的原因，将本来的顺序变为 1 -> 3 ->2 ;假设在执行到 3的时候，发生了线程调度，假如此时新来的线程需要 so对象，所以就使用了，但是，因为代码重排序的问题，上一个线程还没有进行对象的初始化，所以导致发生错误。
二、线程安全的解决
1.加锁排队执行
Java 中有两种锁：synchronized 同步锁和 ReentrantLock 可重入锁。
1. 同步锁synchronized
synchronized 是 JVM 层面实现的自动加锁和自动释放锁的同步锁，它的实现代码如下：
public class Test2 {
// 全局变量
private static int number = 0;
// 循环次数(100W)
private static final int COUNT = 1_000_000;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 线程1：执行 100W 次 ++ 操作
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
// 加锁排队执行
synchronized (Test2.class) {
number++;
}
}
});
t1.start();
// 线程2：执行 100W 次 -- 操作
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
// 加锁排队执行
synchronized (Test2.class) {
number--;
}
}
});
t2.start();
// 等待线程 1 和线程 2，执行完，打印 number 最终的结果
t1.join();
t2.join();
System.out.println("number 最终结果：" + number);
}
}运行结果如下：
2.可重入锁ReentrantLock
ReentrantLock 可重入锁需要程序员自己加锁和释放锁，它的实现代码如下：
public class Test2{
// 全局变量
private static int number = 0;
// 循环次数(100W)
private static final int COUNT = 1_000_000;
// 创建 ReentrantLock
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 线程1：执行 100W 次 ++ 操作
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
lock.lock(); // 手动加锁
number++; // ++ 操作
lock.unlock(); // 手动释放锁
}
});
t1.start();
// 线程2：执行 100W 次 -- 操作
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
lock.lock(); // 手动加锁
number--; // -- 操作
lock.unlock(); // 手动释放锁
}
});
t2.start();
// 等待线程 1 和线程 2，执行完，打印 number 最终的结果
t1.join();
t2.join();
System.out.println("number 最终结果：" + number);
}
}
程序运行结果如下：
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-480418.html
2.原子类AtomicInteger
AtomicInteger 是线程安全的类，使用它可以将 ++ 操作和 -- 操作，变成一个原子性操作，这样就能解决非线程安全的问题了，如下代码所示：
public class Test2 {
// 创建 AtomicInteger
private static AtomicInteger number = new AtomicInteger(0);
// 循环次数
private static final int COUNT = 1_000_000;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 线程1：执行 100W 次 ++ 操作
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
// ++ 操作
number.incrementAndGet();
}
});
t1.start();
// 线程2：执行 100W 次 -- 操作
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
// -- 操作
number.decrementAndGet();
}
});
t2.start();
// 等待线程 1 和线程 2，执行完，打印 number 最终的结果
t1.join();
t2.join();
System.out.println("number 最终结果：" + number.get());
}
}程序的运行结果：
总结
加油偶~~文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-480418.html
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