基于多線程并發(fā)的常見問題(詳解)

一 概述

1.volatile

保證共享數(shù)據(jù)一旦被修改就會立即同步到共享內(nèi)存（堆或者方法區(qū)）中。

2.線程訪問堆中數(shù)據(jù)的過程

線程在棧中建立一個數(shù)據(jù)的副本，修改完畢后將數(shù)據(jù)同步到堆中。

3.指令重排

為了提高執(zhí)行效率，CPU會將沒有依賴關(guān)系的指令重新排序。如果希望控制重新排序，可以使用volatile修飾一個變量，包含該變量的指令前后的指令各自獨立排序，前后指令不能交叉排序。

二 常見問題及應(yīng)對

1.原子性問題

所謂原子性，指的是一個操作不可中斷，即在多線程并發(fā)的環(huán)境下，一個操作一旦開始，就會在同一個CPU時間片內(nèi)執(zhí)行完畢。如果同一個線程的多個操作在不同的CPU時間片上執(zhí)行，由于中間出現(xiàn)停滯，后面的操作在執(zhí)行時可能某個共享數(shù)據(jù)被其他線程修改，而該修改并未同步到當前線程中，導致當前線程操作的數(shù)據(jù)與實際不符，這種由于執(zhí)行不連貫導致的數(shù)據(jù)不一致問題被稱作原子性問題。

2.可見性問題

可見性問題的出現(xiàn)與線程訪問共享數(shù)據(jù)的方式有關(guān)。線程訪問堆（方法區(qū)）中的變量時，先在棧中建立一個變量的副本，修改后再同步到堆中。如果一個線程剛建立副本，這時另一線程修改了變量，尚未同步到堆中，這時就會出現(xiàn)兩個線程操作同一變量的同一種狀態(tài)的現(xiàn)象，比如i=9，變量i的初始值為9，每一個線程的操作都是減1。兩個線程A與B同時訪問變量，B先執(zhí)行i-1,在將結(jié)果i=8同步到堆中前，A線程也執(zhí)行i-1，這時i=9的狀態(tài)就被執(zhí)行兩次，出現(xiàn)線程安全問題。

線程安全問題產(chǎn)生的原因：一個線程對共享數(shù)據(jù)的修改不能立即為其他線程所見。

volatile提供了一種解決方案：

一旦一個線程修改了被volatile修飾的共享數(shù)據(jù)，這種修改就會立即同步到堆中，這樣其他數(shù)據(jù)從堆中訪問共享數(shù)據(jù)時始終獲得的是在多個線程中的最新值。

volatile的缺陷：

volatile只能保證一個線程從堆中獲取數(shù)據(jù)時獲取的是當前所有線程中的最新值，假如一個線程已經(jīng)從堆中復制了數(shù)據(jù)，在操作完成前，其他線程修改了數(shù)據(jù)，修改后的數(shù)據(jù)并不會同步到當前線程中。

3.有序性問題

為了提高執(zhí)行效率，CPU會對那些沒有依賴關(guān)系的指令重新排序，重新排序后的執(zhí)行結(jié)果與順序執(zhí)行結(jié)果相同。

例如，在源代碼中：

int i=0;
int y=1;

CPU在執(zhí)行時可能先執(zhí)行“int y=1;”，接著執(zhí)行“int i=0;”，執(zhí)行結(jié)果與順序執(zhí)行結(jié)果相同。

指令重排在單線程環(huán)境下是安全的，在多線程環(huán)境下就可能出現(xiàn)問題。比如：

線程A:

s=new String("sssss");//指令1
flag=false;//

指令2線程B:

while(flag){
doSome();
}

s.toUpperCase();//指令3如果線程A順序執(zhí)行，即執(zhí)行指令1，再執(zhí)行指令2，線程B的執(zhí)行不會出現(xiàn)問題。指令重排后，假如線程A先執(zhí)行指令2，這時flag=true，切換到線程2，終止循環(huán)，執(zhí)行指令3，由于s對象尚未創(chuàng)建就會出現(xiàn)空指針異常。

有序性問題產(chǎn)生的原因：

一個線程對其他線程對共享數(shù)據(jù)的修改操作有順序要求，比如線程B要求線程A先執(zhí)行指令1，再執(zhí)行指令2，由于指令重排，實際并未按照要求的順序執(zhí)行，這時就出現(xiàn)了線程安全問題。

解決思路：

1.利用同步機制，使得同一時間只有一個線程可以訪問共享數(shù)據(jù)，效率低。

2.使用volatile，一個指令包含volatile修飾的變量，那么這條指令的執(zhí)行順序不變，該指令前后的指令可以各自獨立重排，無法交叉重排。

以上這篇基于多線程并發(fā)的常見問題(詳解)就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持億速云。