第Java深入探索線程安全和線程通信的特性目錄一、線程安全（重點）1、線程安全概念2、產生線程不安全的情況3、線程不安全的原因4、如何解決線程不安全問題二、synchronized關鍵字1、使用2、特性三、volatile關鍵字1、保證可見性2、禁止指令重排序3、不保證原子性四、wait和notify（線程間的通信）1、wait()方法2、notify()和notifyAll()方法3、wait和sleep的對比五、線程和進程的比較1、線程的優(yōu)點2、線程和進程的區(qū)別

一、線程安全（重點）

1、線程安全概念

在多線程的情況下，需要考慮多個線程并行并發(fā)執(zhí)行：此時多個線程之間的代碼是隨機執(zhí)行的。如果多線程環(huán)境下代碼的運行結果是符合我們的預期的，即在單線程情況下應該的結果，則這個程序是線程安全的。

2、產生線程不安全的情況

多個線程共享變量的操作：

都是讀操作時，使用值進行判斷，打印等操作（不存在線程安全問題）存在線程進行了寫操作（存在線程安全問題）

3、線程不安全的原因

（1）原子性：多行指令是最小的執(zhí)行單位（不可拆分），就具有原子性。如果不滿足原子性，則存在線程安全問題。

一條java語句不一定是原子的：

如n++、n--，是有三步組成：從內存讀取到cpu寄存器、修改數據、再寫回到cpu；Objecto=newObject()，也涉及到三個步驟：申請內存、初始化對象、賦值。

以上列舉的雖然只是一條java語句，但是其不具有原子性。

（2）可見性：一個線程對共享變量的修改，能夠及時的被其他線程看見。多個線程并發(fā)并行執(zhí)行，使用各自的工作內存，互相之間不可見（不具有可見性）。

Java內存模型（JMM）：

目的是屏蔽掉各種硬件和操作系統(tǒng)的內存訪問差異，以實現Java程序在各種平臺下都能達到一致的并發(fā)效果。

線程之間的共享變量存在主內存；每一個線程都有自己的工作內存；當程序要讀取一個共享變量時，會先將變量從主內存拷貝到工作內存，再從工作內存讀取數據；當程序要修改一個共享變量時，會先修改工作內存中的副本，再同步到主內存。

（3）代碼順序性/有序性：

代碼重排序：

比如，以下代碼：

1、去前臺取U盤，

2、回教室寫一會作業(yè)，

3、去前臺取快遞

在單線程的情況下，JVM、cpu會對其進行優(yōu)化，132，這樣會提高效率，這樣就叫做代碼重排序。

代碼重排序的前提是：保證邏輯不發(fā)生改變。

4、如何解決線程不安全問題

設計多線程代碼原則：滿足線程安全的前提下，盡可能地提高效率

（1）對共享變量的寫操作，可以加鎖來保證線程安全：

Java中加鎖的兩種方式：

synchronized關鍵字：申請對給定的Java對象，對象頭加鎖；Lock：是一個鎖的接口，它的實現類提供了鎖這樣的對象，可以調用方法來加鎖/釋放鎖。

對共享變量的寫操作，不依賴任何共享變量，也可以使用volatile關鍵字來保證線程安全。

（2）對共享變量的讀操作，使用volatile關鍵字就可以保證線程安全

volatile關鍵字：修飾變量，變量的讀操作，本身就保證了原子性，volatile的作用是保證可見性和有序性，這樣就可以保證線程安全。

二、synchronized關鍵字

synchronized本質上是修飾指定對象的對象頭去。使用角度來看，synchronized必須搭配一個具體的對象來使用。

1、使用

（1）修飾普通方法：鎖TestDemo對象

//方法一

publicclassTestDemo{

publicsynchronizedvoidmethond(){

//方法二

publicclassTestDemo{

publicvoidmethond(){

synchronized(this){

}

（2）修飾靜態(tài)方法：鎖TestDemo對象

//方法一

publicclassTestDemo{

publicsynchronizedstaticvoidmethod(){

//方法二

publicclassTestDemo{

publicstaticvoidmethod(){

synchronized(TestDemo.class){

}

2、特性

（1）互斥

synchronized會起到同步互斥的作用，某個線程執(zhí)行到某個對象的synchronized中時，如果其他線程也執(zhí)行到同一個對象synchronized時會阻塞等待。

進入synchronized修飾的代碼塊，相當于加鎖；退出synchronized代碼塊，相當于釋放鎖。

互斥可以滿足原子性，

（2）刷新內存

synchronized結束釋放鎖，會把工作內存中的數據刷新到主存中；其他線程申請鎖時，獲取的始終是最新的數據。（滿足可見性）。

（3）有序性

某個線程執(zhí)行一段同步代碼，不管如何重排序，過程中不可能有其他線程執(zhí)行的指令，這樣多個線程執(zhí)行同步代碼，就滿足一定的順序。

（4）可重入

同一個線程，可以多次申請同一個對象鎖（可重入）

三、volatile關鍵字

修飾某個變量（實例變量，靜態(tài)變量）

1、保證可見性

代碼在寫入volatilt修飾的變量時：

改變線程工作內存中volatile變量副本的值將改變后的副本的值從工作內存中刷新到主存中

代碼在讀取volatile修飾的變量時：

從主存中讀取volatile變量的最新值到工作內存中從工作內存中讀取副本值

2、禁止指令重排序

建立內存屏障，保證代碼有序性。

3、不保證原子性

synchronized和volatile有著本質區(qū)別。synchronized可以保證原子性，volatile保證的是內存的可見性。

只能在共享變量的讀操作以及常量賦值操作時使用（這些操作本身就具有原子性）

四、wait和notify（線程間的通信）

線程通信：線程間通信，就是一個線程以通知的方式，喚醒某些等待的線程（或者讓當前線程等待），這樣就可以讓線程通過通信的方式具有一定的順序性。

1、wait()方法

wait做的事情：

使當前執(zhí)行代碼的線程進入等待狀態(tài)（把線程放到等待隊列中）釋放當前的鎖滿足一定條件時，重新嘗試獲取這個鎖

wait結束等待的條件：

其他線程調用該對象的notify方法wait等待時間超時（wait提供了一個帶一個參數的方法，可以指定等待時間）其他線程調用該等待線程的interrupted方法，導致wait拋出InterruptedException異常

wait要搭配synchronized來使用。脫離synchronized使用wait會直接拋異常。

如下：

Objectobject=newObject();

synchronized(object){

object.wait();

//這種情況下線程會一直等待下去，這個時候需要使用notify來喚醒

2、notify()和notifyAll()方法

notify方法只是喚醒某一個等待的線程，使用notifyAll方法可以一次性喚醒所有的等待線程。

notify()也是在同步方法中調用，用來通知其他等待的線程，對其發(fā)出通知notify，并使它們重新獲取該對象的對象鎖；如果有多個線程在等待，則有線程調度器隨機挑選出一個處于等待狀態(tài)的線程；notify()方法執(zhí)行后，當前線程不會立馬釋放該對象鎖，要等到當前線程將程序執(zhí)行完，退出同步代碼塊后才會釋放對象鎖。

【注】

雖然notifyAll()同時喚醒所有處于等待狀態(tài)的線程，但是這些線程需要競爭鎖。所以并不是同時執(zhí)行，仍然是有先后順序的執(zhí)行。

3、wait和sleep的對比

一個是用于線程之間的通信，一個是讓線程阻塞一段時間。

wait需要搭配synchrionzed使用，sleep不用wait是Object的方法，sleep是Thread的靜態(tài)方法

五、線程和進程的比較

1、線程的優(yōu)點

創(chuàng)建線程的代價比創(chuàng)建進程小得多與進程切換相比，線程切換需要操作系統(tǒng)做的事少得多線程占用的資源比進程少能充分利用多個處理器，提高效率在等待I/O操作結束的同時，程序可執(zhí)行其他的計算任務I/O密集型操作，為