什么是线程安全

(3) 2024-05-06 21:12

Hi,大家好,我是编程小6,很荣幸遇见你,我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来,今天说一说什么是线程安全,希望能够帮助你!!!。

一、线程安全

线程安全指的是内存的安全,在每个进程的内存空间中都会有一块特殊的公共区域,通常称为堆(内存)。进程内的所有线程都可以访问到该区域,这就是造成问题的潜在原因。

所以线程安全指的是,在堆内存中的数据由于可以被任何线程访问到,在没有限制的情况下存在被意外修改的风险。即堆内存空间在没有保护机制的情况下,对多线程来说是不安全的地方,因为你放进去的数据,可能被别的线程“破坏”。

二、如何实现线程安全(线程同步)?

1.使用synchronized 关键字 同步方法

2.使用synchronized 关键字同步代码块

1) 互斥 synchronized 会起到互斥效果, 某个线程执行到某个对象的 synchronized 中时, 其他线程如果也执行到 同一个对象 synchronized 就会阻塞等待. 进入 synchronized 修饰的代码块, 相当于 加锁 退出 synchronized 修饰的代码块, 相当于 解锁

2) 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 所以 synchronized 也能保证内存可见性. 具体代码参见后面 volatile 部分. 3) 可重入 synchronized 同步块对同一条线程来说是可重入的,不会出现自己把自己锁死的问题;

3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

volatile 修饰的变量, 能够保证 "内存可见性". 代码在写入 volatile 修饰的变量的时候, 改变线程工作内存中volatile变量副本的值 将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存 代码在读取 volatile 修饰的变量的时候, 从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中 从工作内存中读取volatile变量的副本 前面我们讨论内存可见性时说了, 直接访问工作内存(实际是 CPU 的寄存器或者 CPU 的缓存), 速度 非常快, 但是可能出现数据不一致的情况. 加上 volatile , 强制读写内存. 速度是慢了, 但是数据变的更准确了

4.使用重入锁实现线程同步可重入锁与不可重入锁的比较
可重入锁是指当前已经获得锁的线程可以再次获取该锁且不会陷入阻塞。这句话似乎不是很好理解,我们可以从理解不可重入锁的概念来理解。不可重入锁是指在一个线程调用某方法获取锁对象之后,其他线程再次请求获取该锁,都会陷入等待,直到当前线程释放锁之后,其他对象才有机会获得锁,并且在这期间,如果已经获得锁的线程再次执行获得锁的方法,也会使得自己被阻塞,同时释放持有的锁资源。可重入锁和不可重入锁在性能上相比有所优化,一个线程可以重复且连续获取锁资源,且不会阻塞。用一个变量来统计获得的锁的次数,每调用一次获得锁的方法就计数加一,每调用一次释放锁的方法就计数减一,当计数为0时,唤醒等待线程,同时自身释放锁资源。

可重入锁的设计思路
1、创建一个锁的类,为其中每一个锁的方法加上synchronize关键字,这样可以确保对锁操作的原子性(每次只能有一个线程操作相关方法),其实这也体现了锁的思想,但可重入锁的设计其实更加体现在人为对锁资源的管理上。
2、通过变量统计当前获得锁的线程对锁的获得次数。
3、创建一个引用指向当前获得锁的线程。
4、创建一个布尔变量标识当前锁资源是否被占用。
5、每个线程在调用获取锁的方法时都要判断,如果锁资源被占用且锁资源的持有者不是此线程,则此线程被阻塞;反之可以获取锁资源,成为锁的持有者,计数加一。
6、当计数减到0时,唤醒等待线程,方法执行完后,允许别的被唤醒的线程访问锁的方法并获取锁资源。

  如果synchronized关键字能满足用户的需求,就用synchronized,因为它能简化代码 。如果需要更高级的功能,就用ReentrantLock类,此时要注意及时释放锁,否则会出现死锁,通常在finally代码释放锁。

5.使用局部变量ThreadLocal实现线程同步

  如果使用ThreadLocal管理变量,则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本,副本之间相互独立,这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本,而不会对其他线程产生影响。

今天的分享到此就结束了,感谢您的阅读,如果确实帮到您,您可以动动手指转发给其他人。

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