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2021-06-01 09:32:01
Java執行緒安全狀態專題解析
2022-03-02 16:01:03
一、觀察執行緒的所有狀態
執行緒的狀態是一個列舉型別 Thread.State
public static void main(String[] args) {
for (Thread.State state : Thread.State.values()){
System.out.println(state);
}
}
NEW: 安排了工作, 還未開始行動
RUNNABLE: 可工作的. 又可以分成正在工作中和即將開始工作.就緒狀態
BLOCKED: 這幾個都表示排隊等著其他事情
WAITING: 這幾個都表示排隊等著其他事情
TIMED_WAITING: 這幾個都表示排隊等著其他事情
TERMINATED: 工作完成了.
二、執行緒狀態和狀態轉移的意義
NEW:Thread物件有了，但是PCB還沒有
RUNNABLE:執行緒正在CPU上執行或者即將到CPU上執行（PCB在就緒佇列中，隨時可能被排程到）
WAITING:wait方法導致
TIMED_WAITING:sleep方法導致
BLOCKED:等待鎖導致
TERMINATED:物件還在，但PCB已經沒了
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100_00; i++){
}
}
};
System.out.println("執行緒啟動前：" + t.getState());
t.start();
while (t.isAlive()){
System.out.println("執行緒執行中：" + t.getState());
}
System.out.println("執行緒結束後：" + t.getState());
}
三、多執行緒帶來的風險
執行緒不安全的原因
①執行緒是搶佔式執行的
執行緒不安全的萬惡之源，執行緒之間的排程完全由核心負責，使用者程式碼中感知不到，也無法控制。執行緒之間誰先執行，誰後執行，誰執行到哪裡從CPU上下來，這樣的過程使用者無法控制也無法感知到的。
②自增操作不是原子的
每次++都能拆成三個步驟
把記憶體中的資料讀取到CPU中
把CPU中的資料+1
把計算的資料寫回記憶體中
如果兩個執行緒序列執行，此時計算結果為2。
如果兩個執行緒並行執行，執行緒1進行++操作到一半的時候，執行緒也進行了++操作，此時自增兩次，但結果為1。
必須保證執行緒1save結束了，執行緒2再load，此時計算結果才正確
③多個執行緒嘗試修改同一個變數
如果是一個執行緒修改一個變數，執行緒安全
如果多個執行緒讀取同一個變數，執行緒安全
如果多個執行緒修改不同的變數。執行緒安全
④記憶體可見性導致執行緒安全問題
⑤指令重排序
Java的編譯器在編譯程式碼時，會對指令進行優化，調整指令的先後順序，保證原有的邏輯不變的情況下，提高程式的執行效率
四，解決執行緒安全問題
鎖-synchronized
未加鎖
static class Counter{
public int count = 0;
public void increase(){
count++;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(counter.count);
}
已加鎖
static class Counter{
public int count = 0;
synchronized public void increase(){
count++;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50000; i++){
counter.increase();
}
}
};
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(counter.count);
}
此處的synchronized就是針對counter這個物件來加鎖，進入increase方法內部，就把加鎖狀態設為ture，increase方法退出之後，就把加鎖狀態設為false,如果某個執行緒已經把加鎖狀態設為ture,此處的其他的執行緒嘗試去加鎖，就會阻塞
synchronized的特性——重新整理記憶體
synchronized 的工作過程:
1. 獲得互斥鎖
2. 從主記憶體拷貝變數的最新副本到工作的記憶體
3. 執行程式碼
4. 將更改後的共用變數的值重新整理到主記憶體
5. 釋放互斥鎖
synchronized的特性——互斥
public static void main(String[] args) {
Object locker = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker) {
System.out.println("輸入一個整數");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker){
System.out.println("執行緒2獲取到鎖");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
一旦執行緒一獲取到鎖，並且沒有釋放的話，執行緒2就會一直在鎖這裡阻塞等待
public static void main(String[] args) {
Object locker1 = new Object();
Object locker2 = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker1) {
System.out.println("輸入一個整數");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker2){
System.out.println("執行緒2獲取到鎖");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
不是同一把鎖，就不回出現競爭，就沒有互斥了。
public static void main(String[] args) {
Object locker1 = new Object();
Object locker2 = new Object();
Thread t1 = new Thread(){
@Override
public void run() {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
synchronized (locker1.getClass()) {
System.out.println("輸入一個整數");
int num = scanner.nextInt();
System.out.println("num= " + num);
}
}
};
t1.start();
Thread t2 = new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (locker2.getClass()){
System.out.println("執行緒2獲取到鎖");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
};
t2.start();
}
這個程式碼中，兩個執行緒都在針對locker1和locker2的類物件進行競爭，此處的locker1和locker2的型別都是Object，對應的物件都是相同的物件。
到此這篇關於Java執行緒安全狀態專題解析的文章就介紹到這了,更多相關Java 執行緒安全內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！
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