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线程安全性
线程安全是指我们所写的代码在并发情况下使用时#xff0c;总是能表现出正确的行为#xff1b;反之#xff0c;未实现线程安全的代码#xff0c;表…
文章目录并发安全问题线程安全性死锁定义实现一个死锁查看死锁解决死锁其他线程安全问题单例模式并发安全问题
线程安全性
线程安全是指我们所写的代码在并发情况下使用时总是能表现出正确的行为反之未实现线程安全的代码表现的行为是不可预知的有可能正确
实现线程安全的方式 线程封闭 就是把对象封装到一个线程里只有这一个线程能看到此对象。实现线程封闭的方式如下 栈封闭 这里是指每个线程自己的线程栈方法的局部变量就是在线程栈中的对于其他线程是不可见的 ThreadLocal 各个线程Thread对象维护了一份Map对于其他线程是不可见的 无状态的类 没有任何成员变量的类就叫无状态的类这种类一定是线程安全的。 让类不可变 没有成员变量的类毕竟是少数我们还可以让类的成员变量不可变给他们加上final关键字 如果成员变量是一个对象final不能保证类的安全性因为虽然对象的引用不会变但是在堆上的对象实例可能被多个线程同时修改没有正确处理的情况下对象实例在堆中的数据是不可预知的。 加锁或CAS synchronized、显示锁Look、原子Atomic操作、CAS机制等等 死锁
定义
是指两个或两个以上的进程在执行过程中由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象若无外力作用它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。 死锁是必然发生在多操作者M2 个争夺多个资源N2 个且 NM 才会发生这种情况。争夺资源的顺序不对如果争夺资源的顺序是一样的也不会产生死锁争夺者对拿到的资源不放手也不能被掠夺。 学术化的定义。死锁的发生必须具备以下四个必要条件。
互斥条件指进程对所分配到的资源进行排它性使用即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源则请求者只能等待 直至占有资源的进程用毕释放。请求和保持条件指进程已经保持至少一个资源但又提出了新的资源请求而该资源已被其它进程占有此时请求进程阻塞但又对自己已获得的其它资源保持不放。不剥夺条件指进程已获得的资源在未使用完之前不能被剥夺只能在使用完时由自己释放。环路等待条件指在发生死锁时必然存在一个进程——资源的环形链 即进程集合{P0P1P2···Pn}中的 P0 正在等待一个 P1 占用的资源P1 正在等待 P2 占用的资源……Pn 正在等待已被 P0 占用的资源。
只要打破四个必要条件之一就能有效预防死锁的发生。
打破互斥条件改造独占性资源为虚拟资源大部分资源已无法改造。打破不可抢占条件当一进程占有一独占性资源后又申请一独占性资源而无 法满足则退出原占有的资源。打破占有且申请条件采用资源预先分配策略即进程运行前申请全部资源 满足则运行不然就等待这样就不会占有且申请。打破循环等待条件实现资源有序分配策略对所有设备实现分类编号所有进程只能采用按序号递增的形式申请资源。
避免死锁常见的算法有有序资源分配法、银行家算法。 实现一个死锁
/*** Description: 实现一个简单的死锁程序* Author 胡尚* Date: 2023/4/1 17:59*/
public class DeadLookTest {private static Object o1 new Object();private static Object o2 new Object();public void fastLock() throws InterruptedException {synchronized(o1){Thread.sleep(2000);System.out.println(fast);synchronized (o2){System.out.println(----);}}}public void postLock() throws InterruptedException {synchronized(o2){Thread.sleep(2000);System.out.println(post);synchronized (o1){System.out.println(----);}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {DeadLookTest deadlook new DeadLookTest();// 新开一个线程去调用其中一个方法new Thread(() - {try {deadlook.postLock();} catch (InterruptedException e) {}}).start();deadlook.fastLock();}
}查看死锁
使用jstack命令查看死锁结果
C:\Users\Administratorjps
4784 DeadLookTest
9808 RemoteMavenServer36
2052 Launcher
2692 Jps
8572C:\Users\Administratorjstack 4784
......
Found one Java-level deadlock:Thread-0:waiting to lock monitor 0x0000025d5a58fd88 (object 0x0000000716edb910, a java.lang.Object),which is held by main
main:waiting to lock monitor 0x0000025d5a58e998 (object 0x0000000716edb920, a java.lang.Object),which is held by Thread-0Java stack information for the threads listed above:Thread-0:at cn.tulingxueyuan.safe.dl.DeadLookTest.postLock(DeadLookTest.java:30)- waiting to lock 0x0000000716edb910 (a java.lang.Object)- locked 0x0000000716edb920 (a java.lang.Object)at cn.tulingxueyuan.safe.dl.DeadLookTest.lambda$main$0(DeadLookTest.java:39)at cn.tulingxueyuan.safe.dl.DeadLookTest$$Lambda$1/2003749087.run(Unknown Source)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
main:at cn.tulingxueyuan.safe.dl.DeadLookTest.fastLock(DeadLookTest.java:20)- waiting to lock 0x0000000716edb920 (a java.lang.Object)- locked 0x0000000716edb910 (a java.lang.Object)at cn.tulingxueyuan.safe.dl.DeadLookTest.main(DeadLookTest.java:43)Found 1 deadlock.解决死锁
我们现在通过上面的命令找到了产生死锁的位置那么如何取解决死锁嘞我们知道产生死锁的原因如下
死锁是必然发生在多操作者M2 个争夺多个资源N2 个且 NM 才会发生这种情况。争夺资源的顺序不对如果争夺资源的顺序是一样的也不会产生死锁争夺者对拿到的资源不放手也不能被掠夺。
第一个条件一般都是业务必须要那么打破死锁就要从下面的两个条件去解决 保证争夺锁资源的顺序一样。 在实际的开发中可能会存在比较隐蔽的加锁顺序比如锁对象作为方法参数传递如下所示 private static void businessDo(Object first,Object second) throws InterruptedException {String threadName Thread.currentThread().getName();synchronized (first){System.out.println(threadName get first);Thread.sleep(1000);synchronized (second){System.out.println(threadName get second);}}
}// 然后两个线程在调用的时候传递的参数顺序却不一样
businessDo(No1,No2);
businessDo(No2,No1);解决上面这种问题的方式是在加锁前在方法中做一个内部的排序 public class SafeOperate {private static Object No13 new Object();//第一个锁private static Object No14 new Object();//第二个锁private static Object tieLock new Object();//第三把锁public void transfer(Object first,Object second) throws InterruptedException {int firstHash System.identityHashCode(first);int secondHash System.identityHashCode(second);if(firstHashsecondHash){synchronized (first){System.out.println(Thread.currentThread().getName() get first);Thread.sleep(100);synchronized (second){System.out.println(Thread.currentThread().getName() get second);}}}else if(secondHashfirstHash){synchronized (second){System.out.println(Thread.currentThread().getName() getsecond);Thread.sleep(100);synchronized (first){System.out.println(Thread.currentThread().getName() getfirst);}}}else{// 万一两个对象的hash值一样那么就引入第三把锁谁先抢到第三把锁就去进行前两两把锁的加锁synchronized (tieLock){synchronized (first){synchronized (second){System.out.println(Thread.currentThread().getName() getfirst);System.out.println(Thread.currentThread().getName() getsecond);}}}}}
}对拿到的锁资源尝试释放 这种方式对于synchronized是不适用的因为它不拿到锁誓不罢休。使用ReentrantLock使用其中的tryLock(long time, TimeUnit unit)方法在指定的时间中如果还没有拿到锁就去进行释放的逻辑 大致是实现逻辑如下所示 while(true){if(No13.tryLock()){System.out.println(threadName get 13);// 如果没有拿到No14的锁那么No13的锁也释放try{if(No14.tryLock()){try{System.out.println(threadName get 14);System.out.println(zhouYuDo do work------------);break;}finally{No14.unlock();}}}finally {No13.unlock();}}// 如果不加休眠机制那么就比较容易产生活锁Thread.sleep(1000);
}其他线程安全问题
活锁
两个线程在尝试拿锁的机制中发生多个线程之间互相谦让不断发生同一个线程总是拿到同一把锁在尝试拿另一把锁时因为拿不到而将本来已经持有的锁释放的过程。
解决办法每个线程休眠随机数错开拿锁的时间。
线程饥饿
低优先级的线程总是拿不到执行时间 单例模式
DCL双重检测机制volatile关键字禁止指令重排
public class HungrySingleton {//创建 SingletonHungry 的一个对象private static volatile HungrySingleton instance;// 让构方法私有这样该类就不会被其它类实例化private HungrySingleton() {}//获取唯一可用的对象public static HungrySingleton getInstance() {if(null instance) { synchronized{if(null instance) { instance new LazySingleton();}}}return instance;}
}
