關(guān)于java中線程安全問題詳解

更新時間：2021年11月28日 12:38:58 作者：我想月薪過萬

最近工作中遇到不少多線程問題,但自己一直對多線程的理解比較表層,所以深入研究了一番,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于java中線程安全問題的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一、什么時候數(shù)據(jù)在多線程并發(fā)的環(huán)境下會存在安全問題？

三個條件：

條件1：多線程并發(fā)。
條件2：有共享數(shù)據(jù)。
條件3：共享數(shù)據(jù)有修改的行為。

滿足以上3個條件之后，就會存在線程安全問題。

二、怎么解決線程安全問題？

????????線程排隊執(zhí)行。（不能并發(fā)）。用排隊執(zhí)行解決線程安全問題。這種機制被稱為：線程同步機制。

三、銀行取錢/存錢案例

Account 類

package ThreadSafa;
 
/*
銀行賬戶
 */
 
public class Account {
    // 賬號
    private String actno;
    // 余額
    private double balance;
 
    public Account() {
    }
 
    public Account(String actno, double balance) {
        this.actno = actno;
        this.balance = balance;
    }
 
    public String getActno() {
        return actno;
    }
 
    public void setActno(String actno) {
        this.actno = actno;
    }
 
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
 
    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }
 
    //取款方法
    public void withdraw(double money) {
        // 取款之前的余額
        double before = this.getBalance();
        // 取款之后的余額
        double after = before - money;
        // 更新余額
        try {
            //模擬網(wǎng)絡延時 更新余額不及時 百分百會出問題
            Thread.sleep(1 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.setBalance(after);
    }
}

AccountThread 類

package ThreadSafa;
 
public class AccountThread extends Thread {
    // 兩個線程必須共享同一個賬戶對象。
    private Account act;
 
    //通過構(gòu)造方法傳遞過來賬戶對象
 
 
    public AccountThread(Account act) {
        this.act = act;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        double money = 5000;
        //取款
        act.withdraw(5000);
 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賬戶" + act.getActno() + "取款成功，余額" + act.getBalance());
    }
}

Test 類

package ThreadSafa;
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建賬戶對象
        Account act = new Account("act-001", 10000);
        //創(chuàng)建兩個線程
        Thread t1 = new AccountThread(act);
        Thread t2 = new AccountThread(act);
        //設置name
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");
        //啟動線程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

?運行問題

?解決方法? 修改?Account 類? 中的?withdraw 方法

package ThreadSafa;
 
/*
銀行賬戶
 */
 
public class Account {
    // 賬號
    private String actno;
    // 余額
    private double balance;
 
    public Account() {
    }
 
    public Account(String actno, double balance) {
        this.actno = actno;
        this.balance = balance;
    }
 
    public String getActno() {
        return actno;
    }
 
    public void setActno(String actno) {
        this.actno = actno;
    }
 
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
 
    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }
 
    //取款方法
    public void withdraw(double money) {
        // 以下這幾行代碼必須是線程排隊的，不能并發(fā)
        // 一個線程把這里的代碼全部執(zhí)行結(jié)束之后，另外一個線程才能進來
 
        /*
        線程同步機制的語法是：
            synchronized (){
                // 線程同步代碼塊
            }
            synchronized后面小括號中的這個“數(shù)據(jù)”是相當關(guān)鍵的。
            這個數(shù)據(jù)必須是多線程共享的數(shù)據(jù)。才能達到多線程排隊
            ()中寫什么？
                那要看你想讓那些線程同步。
                假設t1、t2、t3、t4、t5，有5個線程，
                你只希望t1 t2 t3排隊，t4 t5 不需要排隊。怎么辦？
                你一定要在()中寫一個t1 t2 t3共享的對象。而這個
                對象對于t4 t5來說不是共享的。
             這里的共享對象是：賬戶對象
             賬戶對象是共享的，那么this就是賬戶對象吧！??！
             不一定是 this ，這里只要是多線程共享的那個對象就行。
         */
 
        synchronized (this) {
            // 取款之前的余額
            double before = this.getBalance();
            // 取款之后的余額
            double after = before - money;
            // 更新余額
            try {
                //模擬網(wǎng)絡延時 更新余額不及時 百分百會出問題
                Thread.sleep(1 * 1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            this.setBalance(after);
        }
    }
}

為什么會出現(xiàn)線程安全問題

計算機系統(tǒng)資源分配的單位為進程，同一個進程中允許多個線程并發(fā)執(zhí)行，并且多個線程會共享進程范圍內(nèi)的資源：例如內(nèi)存地址。當多個線程并發(fā)訪問同一個內(nèi)存地址并且內(nèi)存地址保存的值是可變的時候可能會發(fā)生線程安全問題，因此需要內(nèi)存數(shù)據(jù)共享機制來保證線程安全問題。

對應到java服務來說，在虛擬中的共享內(nèi)存地址是java的堆內(nèi)存,比如以下程序中線程安全問題：

public class ThreadUnsafeDemo {

    private static final ExecutorService EXECUTOR_SERVICE;

    static {
        EXECUTOR_SERVICE = new ThreadPoolExecutor(100, 100, 1000 * 10,
                TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(100), new ThreadFactory() {

            private AtomicLong atomicLong = new AtomicLong(1);

            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                return new Thread(r, "Thread-Safe-Thread-" + atomicLong.getAndIncrement());
            }
        });
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Map<String, Integer> params = new HashMap<>();

        List<Future> 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<Integer> {

        private Map<String, Integer> params;

        CacheOpTask(Map<String, Integer> params) {
            this.params = params;
        }

        @Override
        public Integer call() {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                int count = params.getOrDefault("count", 0);
                params.put("count", ++count);
            }
            return params.get("count");
        }

    }
}

創(chuàng)建100個task，每個task對map中的元素累加100此，程序執(zhí)行結(jié)果為：