什么是線程安全性

• 當(dāng)多個(gè)線程訪問某個(gè)類時(shí)，這個(gè)類始終都能表現(xiàn)出正確的行為，那么久稱這個(gè)類是線程安全的。

當(dāng)多個(gè)線程訪問某個(gè)類時(shí)，不管運(yùn)行時(shí)環(huán)境采用何種調(diào)度方式或者這些線程將如何交替執(zhí)行，并且在主調(diào)代碼中不需要任何額外的同步或協(xié)同，這個(gè)類都能表現(xiàn)出正確的行為，那么就稱這個(gè)類是線程安全的。

• 無狀態(tài)對象一定是線程安全的。

原子性

假定有兩個(gè)操作A 和 B，如果從執(zhí)行A的線程來看，當(dāng)另一個(gè)線程執(zhí)行B時(shí)，要么將B全部執(zhí)行完，要么完全不執(zhí)行B，那么A 和 B對彼此來說都是原子的，原子操作是指：對于訪問同一個(gè)狀態(tài)的所以操作（包括該操作本身來說），這個(gè)操作是一個(gè)以原子方式執(zhí)行的操作

• 在并發(fā)編程中，這種由于不恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行時(shí)序而出現(xiàn)不正確的結(jié)果是一種非常嚴(yán)重的情況，它有一個(gè)正式的名字：競態(tài)條件（RaceCondition）

• 競態(tài)條件的本質(zhì)： 基于一種可能失效的觀察結(jié)果來做出判斷或者執(zhí)行某個(gè)計(jì)算

內(nèi)置鎖(synchronized)

synchronized鎖可重入

• 如果某個(gè)線程視圖獲取一個(gè)已經(jīng)由它自己持有的鎖，那么這個(gè)請求就會成功
• 重入鎖的一種實(shí)現(xiàn)方法是，為每個(gè)鎖關(guān)聯(lián)一個(gè)獲取計(jì)數(shù)值和一個(gè)所有者線程。當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)，這個(gè)鎖就被認(rèn)為是沒有被任何線程持有。當(dāng)線程請求一個(gè)未被持有的鎖時(shí)，JVM將記下鎖的持有者，并且將獲取的計(jì)數(shù)值置為1。如果同一個(gè)線程再次獲取這個(gè)鎖，計(jì)數(shù)值將遞增，而當(dāng)線程退出同步代碼塊時(shí)，計(jì)數(shù)值會相應(yīng)地遞減。當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)，這個(gè)鎖將被釋放。

• 關(guān)鍵字 synchronized 擁有鎖重入的功能，也就是在使用 synchronized 時(shí)，當(dāng)一個(gè)線程得到一個(gè)對象鎖后， 再次請求該對象時(shí)是可以再次得到該對象的鎖。

  //======繼承上的鎖重入, 如果內(nèi)置鎖不是可重入的，那么這段斷碼將發(fā)生死鎖====//
  public class Widget{
      public synchronized void doSomething(){
          ...
      }
  }
  
  public class LoggingWidget extends Widget{
      public synchronized void doSomething(){
          Systeme.out.println(toString() + ": calling doSomething")
          super.doSomething();
      }
  }
  
  //===========  synchronized的重入:  同步方法之間的鎖重入, 調(diào)用方法鏈 ========//
  public synchronized void method1(){
      System.out.println("method1..");
      method2();
  }
  public synchronized void method2(){
      System.out.println("method2..");
      method3();
  }
  public synchronized void method3(){
      System.out.println("method3..");
  }
  
  

• 出現(xiàn)異常，鎖自動釋放：
  • 說明：對于web應(yīng)用程序，異常釋放鎖的情況，如果不及時(shí)處理，可能對你的應(yīng)用程序業(yè)務(wù)邏輯產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)誤。 例如： 你現(xiàn)在執(zhí)行一個(gè)隊(duì)列任務(wù)，很多對象都去在等待第一個(gè)對象正確執(zhí)行完畢再去釋放鎖。當(dāng)時(shí)第一個(gè)對象由于異常的出現(xiàn)，導(dǎo)致業(yè)務(wù)邏輯沒有正常的執(zhí)行完畢，就釋放了鎖，那么可想而知后續(xù)的對象執(zhí)行的都是錯(cuò)誤的邏輯。所以這一點(diǎn)一定要引起注意，在編寫代碼的時(shí)候，一定要考慮周全。

synchronized 代碼塊

• 使用 synchronized 聲明方法在某些情況下是有弊端的， 比如 A線程調(diào)用同步方法執(zhí)行一個(gè)很長時(shí)間的任務(wù)，那么 B線程就必須等到比較長的時(shí)間才能執(zhí)行，這樣的情況下可以使用 synchronized 代碼塊去優(yōu)化代碼執(zhí)行時(shí)間， 也就是通常所說的減小鎖的粒度
• synchronized 可以使用**任意的Object ** 進(jìn)行加鎖，用法比較靈活
• 另外需要特別注意的一個(gè)問題，就是不要使用String 常量加鎖，會出現(xiàn)死循環(huán)問題。當(dāng)t1線程進(jìn)入代碼塊之后，一直占用當(dāng)前的資源。 因?yàn)槌Ａ砍氐母拍?，t2現(xiàn)在到這一步并不會獲取到一個(gè)新的鎖。所以t1一直處于循環(huán)狀態(tài)。

// 使用String 常量出現(xiàn)死循環(huán)問題
//分別使用new String("abc")和"abc"
synchronized ("abc") {  //這里是一個(gè)String類型的常量鎖
  try {
    while(true){
      System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "開始");
      Thread.sleep(1000);
      System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "結(jié)束");
    }
  } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
  }
}

鎖對象改變問題

• 當(dāng)使用一個(gè)對象進(jìn)行加鎖的時(shí)候，要注意對象本身發(fā)生改變的時(shí)候，那么持有的鎖就不同。
• 如果對象本身不發(fā)生改變，那么依然是同步的，即使是對象的屬性發(fā)生了改變。

死鎖問題

• 當(dāng)t1 持有鎖 lock-1, t2 持有鎖 lock-2，然后t1 在臨界資源中需要lock-2， t2也需要lock-1就會出現(xiàn)死鎖問題

//-------------- t1線程 -----------
synchronized (lock1) {
  try {
    System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入lock1執(zhí)行");
    Thread.sleep(2000);
  } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
  }
  synchronized (lock2) { //需要lock2的資源
    System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入lock2執(zhí)行");
  }
}
//-------------- t2線程 ---------
synchronized (lock2) {
  try {
    System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入lock2執(zhí)行");
    Thread.sleep(2000);
  } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
  }
  synchronized (lock1) {//需要lock1的資源
    System.out.println("當(dāng)前線程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 進(jìn)入lock1執(zhí)行");
  }
}

臟讀問題

• 對于同一個(gè)變量的讀和寫操作，為了保證業(yè)務(wù)的原子性，需要使用完整的 synchronized， 就是在讀和寫上都加上synchronized, 避免臟讀現(xiàn)象.

  public class SynchronizedInteger{
      
      private int value;
      
      public synchronized int get(){
          return value;
      }
      
      public synchronized void set(int value){
          this.value = value;
      }
  }
  

• 非原子的64位操作

• 非 volatile 類型的64位數(shù)值變量（double 和 long)。Java 內(nèi)存模型要求，變量的讀取操作和寫入操作都必須是原子操作，但對于非volatile類型的double 和 long 變量， JVM 允許將64位的讀操作和寫操作分解成兩個(gè)32位操作。 當(dāng)讀取一個(gè)非 volatile 類型的long變量時(shí), 如果對該變量的讀操作和寫操作在不同的線程中執(zhí)行，那么很可能會讀取到某個(gè)值高32位和另一個(gè)值得低32位。因此，即使不考慮失效數(shù)據(jù)的問題，在多線程程序中使用共享且可變的long和double等類型的變量也是不安全的，除非用關(guān)鍵字volatile來聲明他們，或者用鎖保護(hù)起來。