基本照搬的参考资料
线程安全：当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行问题，也不需要进行额外的同步，而调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那这个对象便是线程安全的。
如果某个对象是线程安全的，那么对于使用者而言，在使用时就不需要考虑方法间的协调问题，比如不需要考虑不能同时写入或读写不能并行的问题，也不需要考虑任何额外的同步问题，比如不需要额外自己加 synchronized 锁，那么它才是线程安全的。
而我们在实际开发中经常会遇到下面3中典型的线程安全问题
- 运行结果错误；
- 发布和初始化导致线程安全问题；
- 活跃性问题。
1. 运行结果错误
public class WrongResult {
volatile static int i;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
i++;
}
}
};
Thread thread1 = new Thread(r);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(r);
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println(i);
}
}
是因为在多线程下，CPU 的调度是以时间片为单位进行分配的，每个线程都可以得到一定量的时间片。但如果线程拥有的时间片耗尽，它将会被暂停执行并让出 CPU 资源给其他线程，这样就有可能发生线程安全问题。比如 i++ 操作，表面上看只是一行代码，但实际上它并不是一个原子操作，它的执行步骤主要分为三步，而且在每步操作之间都有可能被打断。
- 第一个步骤是读取
- 第二个步骤是增加
- 第三个步骤是保存
2. 发布和初始化导致线程安全问题
第二种是对象发布和初始化时导致的线程安全问题，我们创建对象并进行发布和初始化供其他类或对象使用是常见的操作，但如果我们操作的时间或地点不对，就可能导致线程安全问题。
public class WrongInit {
private Map<Integer, String> students;
public WrongInit() {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
students = new HashMap<>();
students.put(1, "王小美");
students.put(2, "钱二宝");
students.put(3, "周三");
students.put(4, "赵四");
}
}).start();
}
public Map<Integer, String> getStudents() {
return students;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
WrongInit multiThreadsError6 = new WrongInit();
System.out.println(multiThreadsError6.getStudents().get(1));
}
}
只有当线程运行完 run() 方法中的全部赋值操作后，4 名同学的全部信息才算是初始化完毕，可是我们看在主函数 mian() 中，初始化 WrongInit 类之后并没有进行任何休息就直接打印 1 号同学的信息，这个时候会发生空指针异常
因为 students 这个成员变量是在构造函数中新建的线程中进行的初始化和赋值操作，而线程的启动需要一定的时间，但是我们的 main 函数并没有进行等待就直接获取数据，导致 getStudents 获取的结果为 null，这就是在错误的时间或地点发布或初始化造成的线程安全问题。
3. 活跃性问题
第三种线程安全问题统称为活跃性问题，最典型的有三种，分别为死锁、活锁和饥饿。
什么是活跃性问题呢，活跃性问题就是程序始终得不到运行的最终结果，相比于前面两种线程安全问题带来的数据错误或报错，活跃性问题带来的后果可能更严重，比如发生死锁会导致程序完全卡死，无法向下运行。
最常见的活跃性问题是死锁，死锁是指两个线程之间相互等待对方资源，但同时又互不相让，都想自己先执行，如代码所示。
public class MayDeadLock {
Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();
public void thread1() throws InterruptedException {
synchronized (o1) {
Thread.sleep(500);
synchronized (o2) {
System.out.println("线程1成功拿到两把锁");
}
}
}
public void thread2() throws InterruptedException {
synchronized (o2) {
Thread.sleep(500);
synchronized (o1) {
System.out.println("线程2成功拿到两把锁");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MayDeadLock mayDeadLock = new MayDeadLock();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
mayDeadLock.thread1();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
mayDeadLock.thread2();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
活锁
第二种活跃性问题是活锁，活锁与死锁非常相似，也是程序一直等不到结果，但对比于死锁，活锁是活的，什么意思呢？因为正在运行的线程并没有阻塞，它始终在运行中，却一直得不到结果。
举一个例子，假设有一个消息队列，队列里放着各种各样需要被处理的消息，而某个消息由于自身被写错了导致不能被正确处理，执行时会报错，可是队列的重试机制会重新把它放在队列头进行优先重试处理，但这个消息本身无论被执行多少次，都无法被正确处理，每次报错后又会被放到队列头进行重试，周而复始，最终导致线程一直处于忙碌状态，但程序始终得不到结果，便发生了活锁问题。 饥饿
第三个典型的活跃性问题是饥饿，饥饿是指线程需要某些资源时始终得不到，尤其是CPU 资源，就会导致线程一直不能运行而产生的问题。在 Java 中有线程优先级的概念，Java 中优先级分为 1 到 10，1 最低，10 最高。如果我们把某个线程的优先级设置为 1，这是最低的优先级，在这种情况下，这个线程就有可能始终分配不到 CPU 资源，而导致长时间无法运行。或者是某个线程始终持有某个文件的锁，而其他线程想要修改文件就必须先获取锁，这样想要修改文件的线程就会陷入饥饿，长时间不能运行。
4. 参考资料
《Java并发编程核心78讲》
