Java线程安全状态的示例分析

魁首哥

作者

Java线程安全状态的示例分析

这篇文章主要为大家展示了“Java线程安全状态的示例分析”，内容简而易懂，条理清晰，希望能够帮助大家解决疑惑，下面让小编带领大家一起研究并学习一下“Java线程安全状态的示例分析”这篇文章吧。

一、观察线程的所有状态

线程的状态是一个枚举类型 Thread.State

publicstaticvoidmain(String[]args){for(Thread.Statestate:Thread.State.values()){System.out.println(state);}}

NEW: 安排了工作, 还未开始行动
RUNNABLE: 可工作的. 又可以分成正在工作中和即将开始工作.就绪状态
BLOCKED: 这几个都表示排队等着其他事情
WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
TIMED_WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
TERMINATED: 工作完成了.

二、线程状态和状态转移的意义

NEW:Thread对象有了，但是PCB还没有
RUNNABLE:线程正在CPU上执行或者即将到CPU上执行（PCB在就绪队列中，随时可能被调度到）
WAITING:wait方法导致
TIMED_WAITING:sleep方法导致
BLOCKED:等待锁导致
TERMINATED:对象还在，但PCB已经没了

publicstaticvoidmain(String[]args){Threadt=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<100_00;i++){}}};System.out.println("线程启动前："+t.getState());t.start();while(t.isAlive()){System.out.println("线程运行中："+t.getState());}System.out.println("线程结束后："+t.getState());}

三、多线程带来的风险

线程不安全的原因

①线程是抢占式执行的

线程不安全的万恶之源，线程之间的调度完全由内核负责，用户代码中感知不到，也无法控制。线程之间谁先执行，谁后执行，谁执行到哪里从CPU上下来，这样的过程用户无法控制也无法感知到的。

②自增操作不是原子的

每次++都能拆成三个步骤

把内存中的数据读取到CPU中

把CPU中的数据+1

把计算的数据写回内存中

如果两个线程串行执行，此时计算结果为2。

如果两个线程并行执行，线程1进行++操作到一半的时候，线程也进行了++操作，此时自增两次，但结果为1。

必须保证线程1save结束了，线程2再load，此时计算结果才正确

③多个线程尝试修改同一个变量

如果是一个线程修改一个变量，线程安全

如果多个线程读取同一个变量，线程安全

如果多个线程修改不同的变量。线程安全

④内存可见性导致线程安全问题

⑤指令重排序

Java的编译器在编译代码时，会对指令进行优化，调整指令的先后顺序，保证原有的逻辑不变的情况下，提高程序的运行效率

四，解决线程安全问题

锁-synchronized

未加锁

staticclassCounter{publicintcount=0;publicvoidincrease(){count++;}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Countercounter=newCounter();Threadt1=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<50000;i++){counter.increase();}}};Threadt2=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<50000;i++){counter.increase();}}};t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(counter.count);}

已加锁

staticclassCounter{publicintcount=0;synchronizedpublicvoidincrease(){count++;}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Countercounter=newCounter();Threadt1=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<50000;i++){counter.increase();}}};Threadt2=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){for(inti=0;i<50000;i++){counter.increase();}}};t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(counter.count);}

此处的synchronized就是针对counter这个对象来加锁，进入increase方法内部，就把加锁状态设为ture，increase方法退出之后，就把加锁状态设为false,如果某个线程已经把加锁状态设为ture,此处的其他的线程尝试去加锁，就会阻塞

synchronized的特性——刷新内存

synchronized 的工作过程:

1. 获得互斥锁

2. 从主内存拷贝变量的最新副本到工作的内存

3. 执行代码

4. 将更改后的共享变量的值刷新到主内存

5. 释放互斥锁

synchronized的特性——互斥

publicstaticvoidmain(String[]args){Objectlocker=newObject();Threadt1=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){Scannerscanner=newScanner(System.in);synchronized(locker){System.out.println("输入一个整数");intnum=scanner.nextInt();System.out.println("num="+num);}}};t1.start();Threadt2=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){while(true){synchronized(locker){System.out.println("线程2获取到锁");try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}};t2.start();}

一旦线程一获取到锁，并且没有释放的话，线程2就会一直在锁这里阻塞等待

publicstaticvoidmain(String[]args){Objectlocker1=newObject();Objectlocker2=newObject();Threadt1=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){Scannerscanner=newScanner(System.in);synchronized(locker1){System.out.println("输入一个整数");intnum=scanner.nextInt();System.out.println("num="+num);}}};t1.start();Threadt2=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){while(true){synchronized(locker2){System.out.println("线程2获取到锁");try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}};t2.start();}

不是同一把锁，就不回出现竞争，就没有互斥了。

publicstaticvoidmain(String[]args){Objectlocker1=newObject();Objectlocker2=newObject();Threadt1=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){Scannerscanner=newScanner(System.in);synchronized(locker1.getClass()){System.out.println("输入一个整数");intnum=scanner.nextInt();System.out.println("num="+num);}}};t1.start();Threadt2=newThread(){@Overridepublicvoidrun(){while(true){synchronized(locker2.getClass()){System.out.println("线程2获取到锁");try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}};t2.start();}