執行緒安全問題的產生條件、解決方式

1、執行緒安全的產生條件

■ 執行緒安全問題概念：

多個執行緒在 併發 下執行，對 共享資料 進行訪問，造成執行結果 不一致 的情況。

• 執行緒安全產生前提： 存在多個執行緒 、 併發執行 (執行緒之間處於爭搶資源的競爭狀態)、 共享資料
• 執行緒不安全造成的結果： 資料不一致

執行緒安全結果：資料一致；執行緒不安全結果：資料不一致

執行緒安全 問題 ：就是執行緒不安全導致的問題

■ 併發、並行

• 併發（多個執行緒操作同一個資源）

  • CPU 一核 ，模擬出多條執行緒， CPU 快速交替實現 ，多個執行緒之間處於競爭關係，爭搶資源

• 併發(多個人一個起走)

  • CPU 多核 ，多個執行緒可以同時執行，執行緒池

2、解決執行緒安全的方式

■ 常見的執行緒安全的解決方式

(1) 加鎖方式

• 使用 同步關鍵詞synchronized 或者 lock 的子類可重入鎖ReentrantLock
• 互斥同步面臨的主要問題是進行 執行緒阻塞和喚醒 所帶來的效能開銷，因此這種同步也被稱為阻塞同步。【種悲觀的併發策略】
• 高併發場景 ，建議使用 Lock鎖 ，Lock鎖要比使用Synchronize關鍵字在效能上有極大的提高，而且 Lock鎖底層就是通過AQS+CAS機制實現的 ，而CAS 也是解決執行緒安全的另外一種方式。

lock.lock();//其他沒有拿到鎖的執行緒？阻塞 卡著不動
boolean res = lock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);//一秒之後如果沒有拿到鎖，就返回false

lock.lockInterruptibly();//中斷方法

(2) 樂觀併發策略

• CAS 樂觀併發策略，無鎖機制

• 像執行緒安全的 原子操作類Atomic 底層就是使用 CAS 思想 ，只是落地實現是依賴 Unsafe 的CPU 原語級別的彙編操作

  new AtomicInteger().getAndAdd(1);//獲取到當前值並加1
  // 底層實現
  public final int getAndAdd(int delta) {
     return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
  }
  public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
     int var5;
     do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
     } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
     return var5;
  }

  工作中，不建議使用Unsafe 類，類名就提示你了"不安全"!

  • 基於 衝突檢測 的樂觀併發策略，通俗地說就是不管風險， 先進行操作 ，如果沒有其他執行緒爭用共享資料，那操作就直接成功了；如果共享的資料的確被爭用，產生了 衝突 ，那再進行其他的補償措施，最常用的補償措施是不斷地 重試 ，直到出現 沒有競爭的共享資料為止。
  • 使用樂觀併發策略需要“硬體指令集的發展”？因為我們必須要求 操作和衝突檢測這兩個步驟具備原子性 。靠什麼來保證原子性？==> cpu 指令

• CAS 可能出現的問題：死迴圈、 ABA 問題

  • ABA 問題的解決：帶有 標記的 原子引用類 AtomicStampedReference ==> 類似思想"樂觀鎖，加版本號"

(3) 執行緒私有區域性變數

• 執行緒本地儲存 ，比如 threadLocal，執行緒私有的區域性變數，避免的共享變數的競爭

(4) 其他方式

• 使用 volatile ，利用它的可見性，禁止指令重排的特性，但原子性沒法保證。在多執行緒下 沒有嚴格的寫操作衝突同步要求 ，推薦使用。

  常用的場景是： 使用volatile變數控制執行緒的終止 。

• 寫是複製--CopyOnWriteArrayList

  CopyOnWriteArrayList是JUC包提供的執行緒安全的List。

3、總結常用的解決執行緒安全方式

• 加鎖：sync、lock
• (無鎖)樂觀併發：CAS
• 原子操作類：atomic
• (執行緒區域性變數)變數不共享：threadlocal
• volatile

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