什么是線程安全？
線程安全，有兩個(gè)重要的特征說明：“共享”和“可變”憎蛤。
- 共享是指可以被多個(gè)線程同時(shí)訪問；
- 可變是指變量的值在生命周期內(nèi)是可以變化的孽鸡；
如何實(shí)現(xiàn)線程安全
- 一個(gè)對象是否需要線程安全的蹂午，取決于它是否被多個(gè)線程訪問；
- 如何保證一個(gè)對象的線程安全彬碱，則需要采用同步機(jī)制來協(xié)同對對象可變狀態(tài)的訪問豆胸；
- 給線程安全下一個(gè)明確的定義：當(dāng)多個(gè)線程訪問這個(gè)對象或者資源時(shí)，如果這個(gè)對象或資源始終都能表現(xiàn)出數(shù)據(jù)的一致性的狀態(tài)巷疼，那么就稱這個(gè)對象或者資源是線程安全的晚胡；
數(shù)據(jù)資源的有無狀態(tài)化
- 無狀態(tài)的對象一定是線程安全的。
- 有狀態(tài)的對象嚼沿，多線程環(huán)境下估盘，多個(gè)線程共享資源，且進(jìn)行的不是原子性操作骡尽，這個(gè)時(shí)候就要考慮線程的安全控制問題
比如：count++遣妥，其實(shí)是不具備原子性的，因?yàn)檫@個(gè)步驟實(shí)際會(huì)被拆分為三個(gè)步驟攀细，即 讀取箫踩、修改和寫入爱态，而這三個(gè)步驟有可能在某個(gè)時(shí)刻因 CPU 時(shí)間片的切換問題，而只執(zhí)行其中一兩個(gè)步驟境钟，這就不具備原子性锦担。
原子化能力支持
在 Java 中，為了解決這個(gè)問題慨削，java.util.concurrent.atomic 包提供了很多的類洞渔，來保證數(shù)據(jù)操作的原子性，比如我們之前的程序可以修改為
- 基本數(shù)據(jù)類型 AtomicInteger
- 數(shù)組類型 AtomicIntegerArray
AtomicInteger integer = new AtomicInteger(0);
integer.incrementAndGet()
內(nèi)部的原理是采用了 CAS 機(jī)制
那么什么是 CAS 機(jī)制缚态？
CAS 有人翻譯為 Compare And Set 或 Compare And Swap 都是正確的磁椒。
多線程并發(fā)執(zhí)行的狀態(tài)下，鎖的狀態(tài)改變猿规，基本都是使用 CAS 原理衷快，它有一個(gè)比較別扭的叫法“CPU 硬件同步原語”，算法是基于 CPU 硬件的姨俩，原子性操作蘸拔，不會(huì)被其他線程打斷。
CAS 的算法环葵，比較當(dāng)前值和期望的值是否相等调窍，如果相等，則將當(dāng)前值賦予一個(gè)新值张遭。
再比如修改一個(gè) Boolean 的類型的變量的值邓萨，我們也可以采用
private AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);
public void lock(){
//期望是false，如果是false菊卷，則可以修改為true
atomicBoolean.compareAndSet(false, true);
}
同步鎖機(jī)制支持
只要程序中存在“先判斷缔恳，再更新”，那么就要保證這兩個(gè)操作在一個(gè)原子操作里面洁闰，才能保證線程安全歉甚。
public synchronized int getCount(){
return count++;
}
Java 鎖機(jī)制的一些特點(diǎn)
監(jiān)視鎖、互斥鎖扑眉、可重入鎖都是在這個(gè)鎖的特點(diǎn)纸泄。
- 監(jiān)視鎖：java 的每一個(gè)對象都可以用來做監(jiān)視鎖，也就是為什么我們的 wait腰素、notify 方法定義在 Object 類的原因聘裁。
- 互斥鎖：表示最多只有一個(gè)線程可以持有這把鎖。
- 可重入鎖：是指當(dāng)線程 A 請求一個(gè)由線程 B 持有的鎖時(shí)弓千，線程 B 會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)衡便；而如果線程 A 如果再訪問另一段代碼，而這個(gè)代碼的鎖是已經(jīng)被線程 A 持有的，這個(gè)時(shí)候請求是可以成功的镣陕，這就叫可重入征唬。
Java 鎖機(jī)制的簡單原理
JVM 為每個(gè)鎖設(shè)置兩個(gè)屬性，獲取計(jì)數(shù)值和所有者線程茁彭，當(dāng)計(jì)數(shù)值為 0 時(shí)，這個(gè)鎖就被認(rèn)為是沒有被任何線程持有扶歪，當(dāng)線程請求一個(gè)未被持有的鎖時(shí)理肺，JVM 將記錄鎖的持有者，并且計(jì)數(shù)值+1善镰。
如果同一個(gè)線程再次獲取這個(gè)鎖妹萨，則計(jì)數(shù)值將遞增，而當(dāng)線程退出同步代碼塊時(shí)炫欺，計(jì)數(shù)器會(huì)相應(yīng)遞減乎完，當(dāng)計(jì)數(shù)值為 0，這個(gè)鎖將被釋放品洛。
活躍性問題
承接上面解決安全性的問題分析树姨，鎖機(jī)制會(huì)存在活躍性問題，比如：死鎖桥状，饑餓帽揪，活鎖，這些都是屬于活躍性問題辅斟。
死鎖
多個(gè)線程转晰，各自占對方的資源，都不愿意釋放士飒，從而造成死鎖查邢，A 線程需要等待的鎖被 B 線程占用，而 B 線程需要的等待的鎖被 A 線程占用酵幕，所以相互都不釋放扰藕，于是就陷入了死鎖。
饑餓
多個(gè)線程訪問同一個(gè)同步資源裙盾，有些線程總是沒有機(jī)會(huì)得到互斥鎖实胸，這種就叫做饑餓。
出現(xiàn)饑餓的三種情況
- 高優(yōu)先級的線程吞噬了低優(yōu)先級的線程的 CPU 時(shí)間片
- 理論上來說番官，線程優(yōu)先級高的線程會(huì)比線程優(yōu)先級低的線程獲得更多的執(zhí)行機(jī)會(huì)庐完，但是 java 的線程優(yōu)先級不是絕對出現(xiàn)這樣的效果。
- 一般而言：優(yōu)先級高的出現(xiàn)頻率會(huì)比優(yōu)先級低的高很多
- 不同的操作系統(tǒng)對線程的優(yōu)先級支持是不同的徘熔，規(guī)定是在 1-10 之間门躯，java 通過 3 個(gè)常量來屏蔽這種操作系統(tǒng)的底層差異化。
- 線程被永久阻塞在等待進(jìn)入同步代碼塊的狀態(tài)
- 等待的線程永遠(yuǎn)不被喚醒
建議大家采用公平鎖來代替 synchronized 這種互斥鎖
活鎖
兩個(gè)人在走廊上碰見酷师，大家都互相很有禮貌讶凉，互相禮讓染乌，A 從左到右，B 也從從左轉(zhuǎn)向右懂讯，發(fā)現(xiàn)又擋住了地方荷憋，繼續(xù)轉(zhuǎn)換方向，但又碰到了褐望，反反復(fù)復(fù)勒庄，一直沒有機(jī)會(huì)運(yùn)行下去。
