线程的安全性问题
大家都知道,线程会存在安全性问题,那接下来我们从原理层面去了解线程为什么会存在安全性问题,并且我们应该怎么去解决这类的问题。
其实线程安全问题可以总结为: 原子性、可见性、有序性这几个问题,我们搞懂了这几个问题并且知道怎么解决,那么多线程安全性问题也就不是问题了。
常见的解决安全性问题方案：
原子性： Synchronized、AtomicXXX、Lock (CAS)
可见性： Synchroinzed、volatile
有序性： Synchroinzed、volatile => happens-before模型
1. Happens-Before 模型
从JDK1.5 开始引入的。多线程环境下，一个操作对另一个操作可见，必然存在happens-before关系。（可见性与有序性）
1.1 程序顺序规则
as-if-serial：不管怎么重排序，单线程执行的结果都是不变的。
int a = 10; // A
int b = 18; // B
int c = a * b; //C
//不管 A、B怎么重排序，C是不允许重排序的，结果都是不变的。
1.2 传递性原则
//如同上面的例子：
// A happens-before B
// B happens-before C
//推导出： A happens-before C （其中A、B可以重排，不影响结果。）
1.3 volatile 变量规则
对于volatile修饰的变量的写操作，一定happens-before后续对于volatile变量的读操作。底层通过内存屏障机制来防止指令重排。
public class VolatileTest{
int a = 1;
volatile boolean flag = false;
public void write()
{
a = 2; // 1
flag = true; // 2 后volatile写时，前面操作不能重排
}
public void read(){
if(flag) // 3 先volatile读时，后面操作不能重排
{
int m = a; //4
}
}
public static void main(String[] args) {
VolatileTest vt = new VolatileTest();
Thread t1 = new Thread(() -> {
vt.write();
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
vt.read();
});
// t1.start();
// t2.start();
t2.start();
t1.start();
}
}
是否重排 第二个操作
| 第一个操作 | 普通读/写 | volatile 读 | volatile写 |
|---|---|---|---|
| 普通读/写 | NO | ||
| volatile读 | NO | NO | NO |
| volatile写 | NO | NO |
1.4 监视器锁规则
synchronized: 一个线程对于一个锁的释放操作，一定happen-before与后续线程对这个锁的加锁操作。
public class SynchronizedTest{
int m =10;
public void test(){
synchronized(this) //此处自动加锁
{
// m 是共享变量，初始值为20
if(m < 18)
{
this.m = 18;
}
}//此处自动释放锁
}
}
-
假设m的初始值是10，线程A执行完代码块后，m的值会变成12，执行完成之后会释放锁。线程B进入代
码块时，能够看到线程A对m的写操作，也就是B线程能够看到m=12。
1.5 start规则
start：如果线程A执行操作ThreadB.start(),那么线程A的ThreadB.start()之前的操作happens-before线程B中的任意操作。
public class StartTest{
int x=0;
public static void main(String[] args) {
Thread t1=new Thread(()->{
//主线程调用t1.start()之前
//所有对共享变量的修改，此处皆可见 //此例中，x==20
System.out.println(x);
});
//修改共享变量的值
x = 20;
t1.start();
}
}
1.6 join规则
join规则：如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回，那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功的返回。
public class JoinTest{
int x =0;
public static void main(String[] args) {
Thread t1=new Thread(()->{
//此处对共享变量x修改
x=100;
});
//例如此处对共享变量修改，
//则这个修改结果对线程t1可见
//主线程启动子线程
t1.start();
t1.join()
//子线程所有对共享变量的修改
//在主线程调用t1.join()之后皆可见//此例中，x==100
}
}
参考：