1 學習多線程知識的根本目標

多線程知識的根本目標是：設計穩健的并發程序。

當然，本文無法回答這個實踐性很強的問題(這與具體的業務相關，涉及到具體的策略)，本文主要闡述相關知識之間的關系，希望初學者不要迷失在多線程工具類的API接口中。

2 并發程序的三大宏觀問題

線程安全性問題、性能問題、活躍性問題。 三者的關系是，在設計并發程序過程中要首先保證線程安全，在線程安全的基礎上努力提升程序性能，在保證線程安全與提升性能時避免引入活躍性問題。

線程安全是最重要的，設計并發程序是為了提升程序的性能，但是永遠不要忘記性能是建立在安全的基礎上的；而在保證安全性(如加鎖、同步等方法)及優化并發性能(如通過鎖分解、鎖分段等方法)過程中，可能會引入活躍性問題(如死鎖、饑餓、活鎖、糟糕的響應性等問題)。 本文主要闡述線程安全問題的知識。

3 線程安全性

3.1 線程安全性的定義

當多個線程訪問某個類時，這個類始終都能表現出正確的行為，那么就稱這個類是線程安全的。最核心的概念就是正確性。正確性的含義是，某個類的行為與其規范完全一致。

就像你要設計一道菜，那么組成這道菜的食材和調料一定是可控的，即你能確切的描述對這些食材和調料操作的結果，比如放油菜會香，放鹽菜會咸，并且知道菜快熟時再放鹽，只有對構成這道菜的所有元素都清楚明晰，設計出的菜才符合設想。設計程序時也一樣，只有使用的各個變量和函數是可控的，設計出的程序才能按照設計運行。而多線程的使用，可能會使得組成程序的某些變量和行為變得不可控。

3.2 為什么多線程會帶來線程安全性問題

要闡明線程安全性問題需要深入到JAVA內存模型，這里暫時不引入，這里用兩個生活中的例子來闡述線程安全性問題的本質(原子性問題和可見性問題)。

【例1】以炒菜為例。其中有個操作是放鹽，放鹽的操作可分解為三個步驟“找到鹽罐→檢查鹽罐裝的是鹽→菜快熟的時候將鹽倒入菜中”。如果只有一個人在使用鹽罐，那么不會有什么問題。但是，如果在你“檢查鹽罐中裝的是鹽”之后，將鹽倒入菜中之前，另一個人拿走了鹽罐，裝了三氯氰胺奶粉，然后將鹽罐放回。這個調換過程你并不知道，最后你將調換過的三氯氰胺奶粉倒入了菜中，結果可想而知。這就是線程安全性問題的原子性問題。

從內存模型理解原子性問題：juejin.im/post/684490…

【例2】以A和B協作煮米飯為例。有三個房間(廚房、控火室、觀察室)，廚房有個鍋煮著米飯(鍋上有張紙寫著“已熟”或者“未熟”)，A在控火室負責關火(當看到鍋上的紙寫著“已熟”時關火)，B在觀察室負責觀察米的狀態并修改鍋上貼紙的狀態字(已熟/未熟)；A和B不在一個房間，無法直接交流；B隔一會觀察下鍋里的米，如果米熟了就在一張紙上寫“已熟”，未熟就寫“未熟”，B很忙，寫完字后將紙貼在了自己門上，未貼在廚房的鍋上。最終結果是，A看到鍋上的狀態字一直是“未熟”，所以不關火，最終米飯糊了。這就是可見性問題。

從內存模型理解可見性問題：juejin.im/post/684490…

3.3 解決原子性問題和內存可見性的核心

要編寫線程安全的代碼，其核心在于要對狀態(變量)訪問操作進行管理，特別是對共享的和可變的狀態的訪問。

共享意味著可由多個線程訪問操作，可變意味著可以被修改。

上述例1中，如果鹽罐不共享即其他人不能使用，則不會有線程安全性問題。如果規定不能往鹽罐中裝入，只能從鹽罐中取出，那么不管多少個人可以操作鹽罐，鹽罐中始終是鹽，沒有線程安全性問題；同樣，如果一個變量不能被修改，那么不管多少個線程操作這個變量，也不會帶來線程安全性問題。

上述例2中，如果強制B在修改狀態字后，將紙貼在鍋上，那么就可以讓A看到米飯的真正狀態，就可以及時關掉火，蒸出香噴噴的米飯。

那么，為了解決原子性問題和內存可見性問題，怎么對共享的且可變的變量進行管理？

除非需要某個域是可變的，否則應將其聲明為final域(即聲明為不可變的)

將對共享變量的并行操作轉換為串行操作(如同步機制、將變量委托給同步容器進行管理)

將共享變量轉換為不共享變量(如線程封閉(棧封閉、ThreadLocal類等))

如果某個操作需要以原子方式執行，那么就想辦法保證這個操作是原子方式執行(如給操作加鎖)

對于需要保證內存可見性的變量，可以強制線程從主內存而不是緩存中讀取變量，在線程存儲變量時強制存取到主內存中。(如加鎖，聲明volatile變量)

切記，核心是管理共享的可變狀態，鎖(內置鎖、Lock鎖)、同步容器類(Vector、Hashtable等)、并發容器類(ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList)、同步工具類(閉鎖、信號量、柵欄)、線程池等都只是是管理共享的可變狀態的工具。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java线程知识梳理_Java多线程——多线程相关知识的逻辑关系梳理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。