【JavaEE精炼宝库】多线程（4）深度理解死锁、内存可见性、volatile关键字、wait、notify

最新推荐文章于 2025-01-03 14:30:00 发布

gobeyye

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分类专栏： JavaEE精炼宝库文章标签： java-ee java 开发语言多线程后端

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2301_80035594/article/details/139424141

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2.2.2 volatile 不保证原子性：

2.2.3 volatile 作用总结：

三、wait 和 notify

3.1 wait 详解：

3.2 notify 和 notifyAll：

3.2.1 notify：

3.2.2 notifyAll：

3.3 面试题：wait 和 sleep 的区别：

在上一篇文章，我们了解了什么是线程安全，分析了产生线程不安全的原因。今天我们就要深度刨析一下线程不安全的经典案例：死锁和内存可见性引起的线程不安全问题。

一、死锁

1.1 出现死锁的常见场景：

• 场景一：

锁是不可重入锁（synchronized 是可重入锁），并且一个线程针对一个锁对象，连续加锁两次。

• 场景二：

两个线程两把锁。先让两个线程分别拿到一把锁，然后再去尝试获取对方的锁，这时就出现了死锁的情况。

• 场景三：

多个线程，多把锁。随着线程和锁的数目的增加，情况就会变得更加复杂，死锁就更容易出现。下面就是一个经典的死锁场景：哲学家就餐（除非吃到面条，否则不会放下筷子）。

如果出现极端的情况，同一时刻所有的哲学家都拿起左边的筷子，这时就会出现死锁。

1.2 产生死锁的后果：

死锁是非常严重的问题。一个进程中线程的个数是有限的，死锁会使线程被卡住，没法继续工作。更加严重的是，死锁这种 bug 往往都是概率性出现（未知才是最可怕的）。测试的时候，怎么测试都没事，一旦发布，就出现了问题。更加要命的是发布也没有问题，等到夜深人静的时候，大家都睡着的时候，突然给你来点问题，直接带走年终奖😭。

1.3 如何避免死锁：

要想避免死锁，我们就要从产生死锁的原因入手。

教科书上经典的产生死锁的四个必要条件（下面给出的四个条件，友友们一定要背下来，面试的经典问题）。

1. 锁具有互斥性：

这时锁的基本特点，一个线程拿到锁之后，其他线程就得阻塞等待。

2. 锁具有不可抢占性（不可剥夺性）：

一个线程拿到锁之后，除非他自己主动释放锁，否则谁也抢不走。

3. 请求和保持：

一个线程拿到一把锁之后，不释放这个锁的前提下，再尝试获取其他锁。

4. 循环等待。

多个线程获取多个锁的过程中，出现了循环等待，A 等待 B ，B 又等待 A。

在任何一个死锁的场景，都必须同时具备上述四点，只要缺少一个，都不会构成死锁。观察上面的四个条件不难发现条件 1 和条件 2 是锁的基本特性，这个我们无法改变，观察到条件 3 和条件 4 都是代码结构的问题，所以我们就从条件 3，4 入手。

• 针对条件 3：

不要让锁嵌套获取即可。如果有些场景必须要嵌套获取锁，那么就破除循环等待（条件 4 ），即使出现嵌套，也不会出现死锁。

• 针对条件 4：

当代码中，确实需要用到多个线程获取多把锁，一定要记得约定好加锁的顺序（每个线程都必须要先获取 A 锁，再获取 B 锁，再.......），就可以有效避免死锁了。

二、内存可见性

2.1 由内存可见性产生的经典案例：

请友友们观察一下下面这段代码，可以粘贴到自己的编译器上跑一下，看看是否符合你的预期。

public class demo1 {
    static int count = 0;
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while(count == 0){

            }
            System.out.println("t1.end");
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入一个数字:");
            count = in.nextInt();
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

因为输入数据存在 IO 操作（很慢）所以一定能保证在我们输入数据的时候，t1 线程已经开始执行了。

正常来说，我们输入一个非 0 的数字后，t1 线程里面就会停止循环。但是产生的结果如下：

循环并没有退出，由于是前台线程，所以程序不能够结束。