【Java EE 初阶】线程安全及死锁解决方案

目录

1.多线程下线程不安全的问题

1.使用多个线程对Array List集合进行添加操作并打印，查看结果

2.如何在多线程环境下使用线程安全的集合类

CopyOnWriteArrayList

 3.多线程环境下使用队列

4.多线程环境下使用哈希表

1.HashTable线程安全

2.Concurrent Hash Map线程安全

1.更小的锁粒度（加锁范围）

2.只给写加锁，不给读加锁

3.充分利用CAS机制

4.对扩容进行了特殊优化

 5.死锁

1.产生方式

2.产生原因

3.避免死锁

1.循环等待

2.银行家算法

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1.多线程下线程不安全的问题

1.使用多个线程对Array List集合进行添加操作并打印，查看结果

public static void main(String[] args) {List<Integer> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 10; i++) {int finalI = i+1;Thread thread = new Thread(() -> {list.add(finalI);System.out.println(list);});thread.start();}}

出现了并发修改异常

 

2.如何在多线程环境下使用线程安全的集合类

• 使用Vector，Hash Table，JDK中提供的线程安全的类（强烈不推荐） 
• 自己使用同步机制Synchronized或者Reentrant Lock（和上面效果一样，也不推荐）
• 使用工具类转换 Collections.synchronizedList(new ArrayList) (上面三个实现的原理基本一样，都不推荐)

CopyOnWriteArrayList

他是JUC包下的一个类，使用的是一种叫写时复制技术来实现的

• 当要修改一个集合时，先复制这个集合的副本
• 修改副本的数据，修改完成后，用副本覆盖原始集合

优点：在读多写少的场景下，性能很高，不需要加锁竞争

缺点：占用内存较多，新写的数据不能被第一时间读取到

不会在多线程情况下产生异常

 

 3.多线程环境下使用队列

4.多线程环境下使用哈希表

Hash Map本身是线程不安全的类，正常单线程使用没有问题，由于没有加锁，在多线程环境下会产生线程安全的问题

1.HashTable线程安全

实现方法就是通过Synchronized给自己加锁，读写的时候都会加锁，这样效率太低，不建议使用

2.Concurrent Hash Map线程安全

多线程环境下强烈推荐使用这种方式保证线程安全，他与Hash Table，Collections不同，并不是使用synchronized关键字实现加锁的，而是通过JUC包下的Reentrant Lock实现加锁

1.更小的锁粒度（加锁范围）

Hash Table对所有操作全部加锁，必然会对性能有影响

Concurrent Hash Map对每个Hash桶进行加锁，提高并发能力

2.只给写加锁，不给读加锁

加锁的方式是Reentrant Lock，大量运用CAS操作，而且共享变量使用volatile修饰

3.充分利用CAS机制

4.对扩容进行了特殊优化

 5.死锁

死锁就是一个线程加上锁之后不运行也不释放僵住了，

死锁会导致程序无法继续运行，是最严重的BUG之一

1.产生方式

例如两个线程两把锁

就会产生死锁

2.产生原因

死锁产生的四个必要条件：

• 互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
• 不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
• 请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
• 循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样
• 就形成了一个等待环路。

3.避免死锁

• 当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。 
• 其中互斥使用和不可抢占是锁的基本特性，不能打破
• 请求保持有可能打破，这取决于代码如何写
• 然而最容易破坏的还是 "循环等待"

1.循环等待

最常用的一种死锁阻止技术就是锁排序. 假设有 N 个线程尝试获取 M 把锁, 就可以针对 M 把锁进行编号 (1, 2, 3...M).

N 个线程尝试获取锁的时候, 都按照固定的按编号由小到大顺序来获取锁. 这样就可以避免环路等待.

 

2.银行家算法

Thread Local 将所有的资源进行统一分配

例如：

public class Demo05 {private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> {int count = 10;threadLocal.set(count);print();},"class1");Thread thread1 = new Thread(() -> {int count = 20;threadLocal.set(count);print();},"class2");thread1.start();thread.start();}public static void print() {Integer count = threadLocal.get();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"定制校服"+count);}
}