JavaEE初阶Day 7：多线程（5）

Day 7：多线程（5）

回顾synchronized

• synchronized带有()，填写锁对象，锁对象存在的意义，只是起到“身份标识”效果
• 两个线程是否是针对同一个对象加锁，如果是，就可能产生阻塞/锁竞争/锁冲突
• synchronized{}，进入代码块，就相当于加锁操作，出了代码块，就相当于解锁操作
• 修饰普通方法，相当于针对this加锁，修饰静态方法，相当于针对类对象加锁

1. 死锁

package thread;

class Counter2 {
    private int count = 0;

    void add() {
        synchronized (this) {
            count++;
        }
    }

    int get() {
        return count;
    }
}

public class Demo21 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter2 counter2 = new Counter2();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++) {
                counter2.add();
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 50000; i++) {
                synchronized (counter2) {
                    counter2.add();
                }
            }
        });
        t2.start();
        t1.start();
        
        t2.join();
        t1.join();
        
        System.out.println("count = " + counter2.get());
    }
}
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上述线程t2的代码相当于

Thread t2 = new Thread(() -> {
    for (int i = 0; i < 50000; i++) {
        synchronized (counter2) {
            synchronized (counter2){
                 count++;
            }
        }
    }
});
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假设t2先启动（t1先不考虑），t2第一次加锁，肯定能加锁成功，当t2尝试第二次加锁的时候，此时counter2变量，属于已经被锁定的状态了，针对一个已经被锁定的对象加锁，就会出现阻塞等待，阻塞到对象被解锁为止

• 要想获得到第二层的锁，就要执行完第一层的代码块
• 要想执行完第一层代码块，就需要先获取到第二层的锁

这种情况下，就叫“死锁”

但是在实际上述过程中，对于synchronized是不适用的，synchronized上述代码是不会出现死锁的，但是如果是C++/Pyhton的锁就会出现死锁

• synchronized在内部进行了特殊处理（JVM）
• 每个锁对象里，会记录当前是哪个线程持有了这个锁，当针对这个对象加锁操作时，就会先判定一下，当前尝试加锁的线程，是否是持有同一锁的线程，如果不是，就阻塞，如果是，直接放行
• 这种机制称为**“可重入锁”**，目的是为了避免程序员粗心大意，搞出死锁

注意：当加了多层锁的时候，代码执行到哪里要真正进行解锁呢

一定是在遇到最外层的}，那么，如何确定遇到的}是最外层的，运行时，给锁对象里也维护一个计数器（int n），每次遇到{，n++（只有第一次才真正加锁），当遇到}就n–，当n减到0了，才真正解锁

2. 死锁场景

死锁有三种比较典型的场景

（1）场景一：锁是不可重入锁，并且一个线程针对一个锁对象，连续加锁两次，通过引入可重入锁，可以解决上述问题

（2）场景二：两个线程，两把锁

（3）场景三：N个线程，M把锁

3. 场景二：两个线程，两把锁

有线程1和线程2，以及锁A和锁B，现在线程1和2都需要获取到锁A和锁B（拿到锁A之后，不释放A，继续获取锁B），即先让两个线程分别拿到一把锁，然后去尝试获取对方的锁

举个例子：健康码崩了，程序员回到公司修复bug，被保安拦住了

• 保安：出示健康码，才能进公司
• 程序员：我得进公司修复bug，才能出示健康码

类似于：家钥匙锁车里了，车钥匙锁家里了

package thread;

public class Demo22 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object locker1 = new Object();
        Object locker2 = new Object();

        Thread t1 = new Thread(() ->{
            synchronized (locker1){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }

                synchronized (locker2){
                    System.out.println("t1 获取了两把锁");
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(()->{
            synchronized (locker2){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }

                synchronized (locker1){
                    System.out.println("t2 获取了两把锁");
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
    }
}
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上述代码：

• t1尝试针对locker2加锁，就会阻塞等待，等待t2释放locker2
• t2尝试针对locker1加锁，也会阻塞等待，等待t1释放locker1

当遇到死锁问题，可以通过上述调用栈+状态进行定位

4. 场景三：N个线程，M把锁

随着线程数目/锁的个数增加，此时情况就更复杂了，更容易出现死锁

哲学家就餐问题

现在桌子上均匀摆放有5根筷子，总共有5位哲学家，也就是说每位哲学家左右两边各一双筷子，每一位哲学家要做的事情就是放下筷子或者拿起左右两根筷子，但是每个哲学家什么时候放下筷子，什么时候拿起左右两根筷子是不确定的（抢占式执行）

如果出现下列极端情况，就相当于死锁了

• 同一时刻，所有的哲学家都拿起左边的筷子，那么此时所有的哲学家都无法拿起右手的筷子
• 假如哲学家都是比较固执的人，不能拿起两双筷子，就绝对不会放下手里的筷子

上述就是非常典型的死锁情况

死锁是非常严重的问题：死锁会使线程被卡住，没办法继续工作了，而且死锁这种bug，往往都是概率性出现

5. 避免死锁问题

死锁的四个必要条件

• 锁具有互斥特性：这个是锁的基本特性，一个线程拿到锁之后，其他线程就得阻塞等待
• 锁不可抢占（不可被剥夺）：锁的基本特点，一个线程拿到锁之后，除非自己主动释放锁，否则别人抢不走
• 请求和保持：属于代码结构层面，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
• 循环等待：属于代码结构层面，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

必要条件缺一不可，任何一个死锁的场景，都必须同时具备上述四点

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，就可以有效避免死锁了

6. 内存可见性问题

package thread;

import java.util.Scanner;

public class Demo23 {

    private static int count = 0;

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

            }
            System.out.println("t1执行结束");
        });

        Thread t2 =new Thread(()->{
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入一个整数：");
            count = scanner.nextInt();
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }
}
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上述代码，当t2线程读到一个不为0的整数的时候，预期t1就会结束循环，但是结果并非如此