Java中线程安全问题

目录
  • 一.线程不安全
  • 二.那些情况导致了线程不安全?
  • 三.Java中解决线程不安全的方案
    • 1.volatile“轻量级”解决线程不安全
    • 2.synchronized自动加锁
  • 四.公平锁与非公平锁机制
  • 五.volatile和synchronized的区别
  • 六.synchronized和Lock的区别

一.线程不安全

多线程的执行环境中,程序的执行结果和预期的结果不符合,这就称为发生了线程不安全现象

二.那些情况导致了线程不安全?

大致分为以下5种情况:

(1)CPU抢占执行 (无法解决);
(2)非原子性 ;
(3)编译器优化(指令重排) 编译器优化在单线程下执行没问题,多线程下优化会发生混乱;
(4)内存的不可见性 ;(volatile轻量级解决)
(5)多个线程修改了同一个变量。(方案:让线程操作自己的变量可以解决该问题,但业务场景发生变化,修改难度变大,通用性不高)

三.Java中解决线程不安全的方案

1.volatile“轻量级”解决线程不安全

volatile的出现可以解决上图所展现的内存不可见问题以及禁止指令重排

实现原理:工作内存中的变量操作结束后,强制删除线程工作内存中的变量,起到内存可见注意事项:volatile不能解决原子性问题。volatile可以解决线程不安全问题是错误的(说法不够严谨)

下面两种方案通过对关键代码加锁,让cpu排队执行,锁操作的步骤为:
1)尝试获取锁,如果拿到则加锁,否则排队等待获取锁  2)释放锁操作

2.synchronized自动加锁

①synchronized进行自动加锁和释放锁,是Jvm层面的解决方案

synchronized使用举例:使用两个线程对变量count进行一次++ 和 一次- -

没有使用synchronized上锁之前,由于非原子问题,两个线程进行++和- -出现线程不安全问题,通过synchronized关键字的使用,解决了非原子问题,代码运行实际结果和预期结果一致,保证了线程安全。

②synchronized实现原理:

1.基于操作系统而言,通过互斥锁mutex实现
2.从Jvm层面来看,实现了一个监视器锁的加锁和释放锁过程。

3.从Java语言本身来看,存在一个互斥锁mutex对象,锁存在于对象的对象头中,对象头中的“偏向线程ID”,表明该锁被该线程占有,释放锁后,偏向线程ID消失。

mutex结构信息:

Owner代表锁的拥有者,为null时表示锁未使用;Nest表示锁的使用次数,为0表示没有被使用;此外锁可以嵌套使用,不会发生死锁情况。

③synchronized锁升级过程:

没有线程访问时处于无锁状态 >> 第一个线程访问时,由无锁状态转为偏向锁 >> 轻量级锁(其他线程尝试获取锁,锁处于自旋状态) >> 重量级锁(把没有拿到锁的线程放到等待队列里面)

3.Lock手动上锁

Lock需要程序员自己手动上锁手动释放锁;Lock是一个interface;创建锁时可以通过Lock的实现类ReentrantLock()完成:Lock lock = new ReentrantLock();加锁操作lock.lock(),释放锁操作lock.unlock()

使用Lock需要注意的问题:

一定要把加锁操作lock()放在try/finally外面如果把lock()放在try中会导致两个问题发生:
(1)try中代码出现异常,此时就会执行finally中释放锁的操作,如果try还没有加锁就去释放锁,势必是不行的。
(2)try中出现异常后,执行finally中释放锁操作,线程状态异常会将try中业务异常覆盖掉,增加了排除错误的成本。


将lock()放在try中第一句可以解决这个问题


对比发现,这样做业务异常是不会被线程的状态异常覆盖的,方便了排查错误!!!

四.公平锁与非公平锁机制

公平锁线程按顺序执行;非公平锁没有顺序,执行效率更高;Java中默认锁策略为非公平锁机制synchronized锁机制:采用非公平锁机制Lock锁机制:默认采用非公平锁机制,但是可以显示地声明为公平锁,比如在创建锁对象时,在构造方法中传true:Lock lock = new ReentrantLock(true)

五.volatile和synchronized的区别

volatile可以解决内存不可见问题以及禁止指令重排序,但是不能解决非原子性问题;
synchronized可以解决大部分线程的非安全问题,保证关键代码排队执行,无论何时锁只被一个线程拥有,可解决非原子性问题

六.synchronized和Lock的区别

1.synchronized自动加锁和释放锁,而Lock需要手动加锁和释放锁;

2.synchronized是Jvm层面的实现,Lock是Java语言层面的实现;

3.适用范围不同:synchronized可以修饰代码块(对任意对象加锁)、修饰静态方法(对当前的类进行加锁)、修饰普通的方法(对当前的实例对象进行加锁);而Lock只能修饰代码块;

4.synchronized只有非公平锁策略;Lock默认采用非公平锁机制,但可以显示声明为公平锁;

5.Lock的灵活性更高一些(比如:tryLock)

到此这篇关于Java中线程安全问题的文章就介绍到这了,更多相关Java线程安全内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • Java 高并发三:Java内存模型和线程安全详解

    网上很多资料在描述Java内存模型的时候,都会介绍有一个主存,然后每个工作线程有自己的工作内存.数据在主存中会有一份,在工作内存中也有一份.工作内存和主存之间会有各种原子操作去进行同步. 下图来源于这篇Blog 但是由于Java版本的不断演变,内存模型也进行了改变.本文只讲述Java内存模型的一些特性,无论是新的内存模型还是旧的内存模型,在明白了这些特性以后,看起来也会更加清晰. 1. 原子性 原子性是指一个操作是不可中断的.即使是在多个线程一起执行的时候,一个操作一旦开始,就不会被其它线程干扰

  • Java线程安全中的单例模式

    复制代码 代码如下: package net.kitbox.util; /**  *  * @author lldy  *  */ public class Singleton {     private Singleton(){     }     private static class SingletonHolder{         private static Singleton  instance = new Singleton();     }     public static

  • 完美解决Java中的线程安全问题

    给出一个问题,如下: 解决方案如下: public class Demo_5 { public static void main(String[] args) { //创建一个窗口 TicketWindow tw1=new TicketWindow(); //使用三个线程同时启动 Thread t1=new Thread(tw1); Thread t2=new Thread(tw1); Thread t3=new Thread(tw1); t1.start(); t2.start(); t3.s

  • Java线程之程安全与不安全代码示例

    作为一个Java web开发人员,很少也不需要去处理线程,因为服务器已经帮我们处理好了.记得大一刚学Java的时候,老师带着我们做了一个局域网聊天室,用到了AWT.Socket.多线程.I/O,编写的客户端和服务器,当时做出来很兴奋,回学校给同学们演示,感觉自己好NB,呵呵,扯远了.上次在百度开发者大会上看到一个提示语,自己写的代码,6个月不看也是别人的代码,自己学的知识也同样如此,学完的知识如果不使用或者不常常回顾,那么还不是自己的知识.大学零零散散搞了不到四年的Java,我相信很多人都跟我一

  • 解析Java线程编程中的线程安全与synchronized的使用

    一.什么时候会出现线程安全问题? 在单线程中不会出现线程安全问题,而在多线程编程中,有可能会出现同时访问同一个资源的情况,这种资源可以是各种类型的的资源:一个变量.一个对象.一个文件.一个数据库表等,而当多个线程同时访问同一个资源的时候,就会存在一个问题: 由于每个线程执行的过程是不可控的,所以很可能导致最终的结果与实际上的愿望相违背或者直接导致程序出错. 举个简单的例子: 现在有两个线程分别从网络上读取数据,然后插入一张数据库表中,要求不能插入重复的数据. 那么必然在插入数据的过程中存在两个操

  • Java线程安全的计数器简单实现代码示例

    前几天工作中一段业务代码需要一个变量每天从1开始递增.为此自己简单的封装了一个线程安全的计数器,可以让一个变量每天从1开始递增.当然了,如果项目在运行中发生重启,即便日期还是当天,还是会从1开始重新计数.所以把计数器的值存储在数据库中会更靠谱,不过这不影响这段代码的价值,现在贴出来,供有需要的人参考. package com.hikvision.cms.rvs.common.util; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Arr

  • java多线程之线程安全的单例模式

    概念: java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式分三种:懒汉式单例.饿汉式单例.登记式单例三种. 单例模式有一下特点: 1.单例类只能有一个实例. 2.单例类必须自己创建自己的唯一实例. 3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例. 单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例.在计算机系统中,线程池.缓存.日志对象.对话框.打印机.显卡的驱动程序对象常被设计成单例.这些应用都或多或少具有资源管理器的功能.每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer

  • 详解java各种集合的线程安全

    线程安全 首先要明白线程的工作原理,jvm有一个main memory,而每个线程有自己的working memory,一个线程对一个variable进行操作时,都要在自己的working memory里面建立一个copy,操作完之后再写入main memory.多个线程同时操作同一个variable,就可能会出现不可预知的结果.根据上面的解释,很容易想出相应的scenario. 而用synchronized的关键是建立一个monitor,这个monitor可以是要修改的variable也可以其

  • Java中线程安全问题

    目录 一.线程不安全 二.那些情况导致了线程不安全? 三.Java中解决线程不安全的方案 1.volatile"轻量级"解决线程不安全 2.synchronized自动加锁 四.公平锁与非公平锁机制 五.volatile和synchronized的区别 六.synchronized和Lock的区别 一.线程不安全 多线程的执行环境中,程序的执行结果和预期的结果不符合,这就称为发生了线程不安全现象 二.那些情况导致了线程不安全? 大致分为以下5种情况: (1)CPU抢占执行 (无法解决)

  • 关于java中线程安全问题详解

    目录 一.什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题? 二.怎么解决线程安全问题? 三.银行 取钱/存钱 案例 为什么会出现线程安全问题 四.总结 一.什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题? 三个条件: 条件1:多线程并发. 条件2:有共享数据. 条件3:共享数据有修改的行为. 满足以上3个条件之后,就会存在线程安全问题. 二.怎么解决线程安全问题?         线程排队执行.(不能并发).用排队执行解决线程安全问题.这种机制被称为:线程同步机制. 三.银行 取钱/存钱 案例

  • Java 单例模式线程安全问题

    Java 单例模式线程安全问题 SpringIOC容器默认提供bean的访问作用域是单例模式.即在整个application生命周期中,只有一个instance.因此在多线程并发下,会有线程安全风险.我们在MVC框架下的servlet就是线程安全的.由于该servlet是在客户端,多并发相对少,但是对于web service端,需要考虑到. ThreadLocal类:为每一个线程提供了一个独立的变量(实例)副本,从各将各个不同的实例访问isolation. 在同步锁机制中,后来者线程等待先行线程

  • Java中线程的等待与唤醒_动力节点Java学院整理

    wait(), notify(), notifyAll()等方法介绍 在Object.java中,定义了wait(), notify()和notifyAll()等接口.wait()的作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁.而notify()和notifyAll()的作用,则是唤醒当前对象上的等待线程:notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程. Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下: notify()      

  • Java中线程用法总结

    本文实例总结了Java中线程用法.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 1.线程是基本调度单元.共享进程的资源,如内存和文件句柄.但有自己的pc(程序计数器),stack(线程栈)及本地变量 2.线程的优势: a) 充分利用多处理器 b) 可以简化模型.特定任务给特定线程.如servlets及rmi等框架. c) 对异步事件的简单处理.如socket,nio使用更复杂.而现在的操作系统支持更大数量的线程. d) 界面的更佳响应 3.内部锁:synchronized块.互斥.可重入(reentra

  • Java中线程的基本方法使用技巧

    java中线程的基本方法的熟练使用是精通多线程编程的必经之路,线程相关的基本方法有wait,notify,notifyAll,sleep,join,yield等,本文浅要的介绍一下它们的使用方式. 线程的状态图 java将操作系统中的就绪和运行两种状态统称为可运行状态,java中线程的状态可以认为有以上六种. wait 调用该方法的线程进入WAITING状态,只有等待另外线程的通知或被中断才会返回,需要注意的是调用wait()方法后,会释放对象的锁. 因此,wait方法一般用在同步方法或同步代码

  • java 中线程等待与通知的实现

    java 中线程等待与通知的实现 前言: 关于等待/通知,要记住的关键点是: 必须从同步环境内调用wait().notify().notifyAll()方法.线程不能调用对象上等待或通知的方法,除非它拥有那个对象的锁. wait().notify().notifyAll()都是Object的实例方法.与每个对象具有锁一样,每个对象可以有一个线程列表,他们等待来自该信号(通知).线程通过执行对象上的wait()方法获得这个等待列表.从那时候起,它不再执行任何其他指令,直到调用对象的notify()

  • java中线程的状态学习笔记

    java开发中,我们经常会遇到线程的问题,比如你做一个商城,就需要考虑它的并发问题等等,今天给大家分享一下java中线程的状态 先说线程的第一个状态,是新建状态,这个是线程刚刚创建的时候,如: new Thread(),具体如图 线程的第二种状态是可执行状态,就是调用了start方法后的状态,当然了,一个运行的状态,他有可能是正在运行的,也有可能是没有运行的,只是他的状态是可运行的状态,具体如图 第三种状态是被阻塞或者处于等待的线程,处于这种状态下的线程是不活动且不运行的,比如说调用了wait方

  • Java中线程Thread的三种方式和对比

    介绍 多线程主要的作用就是充分利用cpu的资源.单线程处理,在文件的加载的过程中,处理器就会一直处于空闲,但也被加入到总执行时间之内,串行执行切分总时间,等于每切分一个时间*切分后字符串的个数,执行程序,估计等几分钟能处理完就不错了.而多线程处理,文件加载与差分过程中 一.Java实现多线程的三种方式 1.继承Thread 通过Thread继承,并重写run方法来实现多线程,案例如下: public class ThreadPattern extends Thread { @Override p

  • java中线程池最实用的创建与关闭指南

    目录 前言 线程池创建 只需要执行shutdown就可以优雅关闭 执行shutdownNow关闭的测试 总结 前言 在日常的开发工作当中,线程池往往承载着一个应用中最重要的业务逻辑,因此我们有必要更多地去关注线程池的执行情况,包括异常的处理和分析等. 线程池创建 避免使用Executors创建线程池,主要是避免使用其中的默认实现,那么我们可以自己直接调用ThreadPoolExecutor的构造函数来自己创建线程池.在创建的同时,给BlockQueue指定容量就可以了. private stat

随机推荐