Java多线程进阶（九）：线程安全和死锁

逃离我推掉我的手 2023-07-17 04:37 47阅读 0赞

##### 什么叫线程安全？ #####

线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。

##### 如果线程不安全会出现什么情况？ #####

举个例子，正常情况下，一张火车票只能卖给一个人，但是在售票的核心代码块的地方你并没有加锁，就可能会出现线程不安全的情况，从而导致一张火车票可能会卖给多个人的情况发生。

static class SellTickets implements Runnable {
    
            @Override
            public void run() {
                while (tickets > 0) {
    
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->售出第：  " + tickets + " 票");
                    tickets--;
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                }
    
                if (tickets <= 0) {
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->售票结束！");
                }
            }
        }
    
    	public static void main(String[] args) {
            SellTickets sell = new SellTickets();
    
            Thread thread1 = new Thread(sell, "1号窗口");
            Thread thread2 = new Thread(sell, "2号窗口");
            Thread thread3 = new Thread(sell, "3号窗口");
            Thread thread4 = new Thread(sell, "4号窗口");
    
            thread1.start();
            thread2.start();
            thread3.start();
            thread4.start();
        }

输出结果如下：

1号窗口--->售出第：  10 票
    4号窗口--->售出第：  10 票
    3号窗口--->售出第：  10 票
    2号窗口--->售出第：  10 票
    3号窗口--->售出第：  6 票
    2号窗口--->售出第：  6 票
    4号窗口--->售出第：  6 票
    1号窗口--->售出第：  6 票
    3号窗口--->售出第：  2 票
    4号窗口--->售出第：  2 票
    2号窗口--->售出第：  2 票
    1号窗口--->售出第：  2 票
    3号窗口--->售票结束！
    1号窗口--->售票结束！
    4号窗口--->售票结束！
    2号窗口--->售票结束！
    
    Process finished with exit code 0

##### 如何实现线程安全 #####

*  使用自动锁synchronized，但是在大数据量的场景下，效率比较低。
 *  使用安全类，比如 java.util.concurrent 下的类，使用原子类AtomicInteger，推荐。
 *  使用手动锁 Lock，推荐。

那么修改一下上面的代码，采用lock()加锁，unlock()解锁，来保护指定的代码块。

static class SellTickets implements Runnable {
    
            Lock lock = new ReentrantLock();
    
            @Override
            public void run() {
                // Lock锁机制
                while (tickets > 0) {
                    try {
                        lock.lock();
                        if (tickets <= 0) {
                            return;
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->售出第：  " + tickets + " 票");
                        tickets--;
                    } catch (Exception e1) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e1.printStackTrace();
                    } finally {
                        lock.unlock();
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
    
                if (tickets <= 0) {
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->售票结束！");
                }
            }
        }

输出结果如下：

1号窗口--->售出第：  10 票
    2号窗口--->售出第：  9 票
    3号窗口--->售出第：  8 票
    4号窗口--->售出第：  7 票
    3号窗口--->售出第：  6 票
    2号窗口--->售出第：  5 票
    1号窗口--->售出第：  4 票
    4号窗口--->售出第：  3 票
    3号窗口--->售出第：  2 票
    1号窗口--->售出第：  1 票
    4号窗口--->售票结束！
    2号窗口--->售票结束！
    3号窗口--->售票结束！
    1号窗口--->售票结束！
    
    Process finished with exit code 0

##### 什么是死锁 #####

死锁指的是当线程t1占有资源A，线程t2占有资源B，这个时候t1同时去请求资源B，t2同时去请求资源A，这是两个线程就会互相等待而进入死锁状态。

##### 形成死锁的四个必要条件是什么 #####

*  互斥条件：线程(进程)对于所分配到的资源具有排它性，即一个资源只能被一个线程(进程)占用，直到被该线程(进程)释放
 *  请求与保持条件：一个线程(进程)因请求被占用资源而发生阻塞时，对已获得的资源保持不放。
 *  不剥夺条件：线程(进程)已获得的资源在末使用完之前不能被其他线程强行剥夺，只有自己使用完毕后才释放资源。
 *  循环等待条件：当发生死锁时，所等待的线程(进程)必定会形成一个环路（类似于死循环），造成永久阻塞

##### 如何避免线程死锁 #####

我们只要破坏产生死锁的四个条件中的其中一个就可以了。

*  破坏互斥条件

这个条件我们没有办法破坏，因为我们用锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。

*  破坏请求与保持条件

一次性申请所有的资源。

*  破坏不剥夺条件

占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。

*  破坏循环等待条件

靠按序申请资源来预防。按某一顺序申请资源，释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。