1、在構(gòu)造函數(shù)中啟動(dòng)線程

我在很多代碼中都看到這樣的問題，在構(gòu)造函數(shù)中啟動(dòng)一個(gè)線程，類似這樣：

public?class?A{ ?

???public?A(){ ?

??????this.x=1; ?

??????this.y=2; ?

??????this.thread=new?MyThread(); ?

??????this.thread.start(); ?

???} ?

??? ?

}????

這個(gè)會(huì)引起什么問題呢？如果有個(gè)類B繼承了類A，依據(jù)java類初始化的順序，A的構(gòu)造函數(shù)一定會(huì)在B的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用前被調(diào)用，那么thread線程也將在B被完全初始化之前啟動(dòng)，當(dāng)thread運(yùn)行時(shí)使用到了類A中的某些變量，那么就可能使用的不是你預(yù)期中的值，因?yàn)樵贐的構(gòu)造函數(shù)中你可能賦給這些變量新的值。也就是說此時(shí)將有兩個(gè)線程在使用這些變量，而這些變量卻沒有同步。

解決這個(gè)問題有兩個(gè)辦法：將A設(shè)置為final，不可繼承；或者提供單獨(dú)的start方法用來啟動(dòng)線程，而不是放在構(gòu)造函數(shù)中。

2、不完全的同步

都知道對(duì)一個(gè)變量同步的有效方式是用synchronized保護(hù)起來，synchronized可能是對(duì)象鎖，也可能是類鎖，看你是類方法還是實(shí)例方法。但是，當(dāng)你將某個(gè)變量在A方法中同步，那么在變量出現(xiàn)的其他地方，你也需要同步，除非你允許弱可見性甚至產(chǎn)生錯(cuò)誤值。類似這樣的代碼：

class?A{ ?

??int?x; ?

??public?int?getX(){ ?

?????return?x; ?

??} ?

??public?synchronized?void?setX(int?x) ?

??{ ?

?????this.x=x; ?

??} ?

}?????

x的setter方法有同步，然而getter方法卻沒有，那么就無法保證其他線程通過getX得到的x是最新的值。事實(shí)上，這里的setX的同步是沒有必要的，因?yàn)閷?duì)int的寫入是原子的，這一點(diǎn)JVM規(guī)范已經(jīng)保證，多個(gè)同步?jīng)]有任何意義；當(dāng)然，如果這里不是int，而是double或者long，那么getX和setX都將需要同步，因?yàn)閐ouble和long都是64位，寫入和讀取都是分成兩個(gè)32位來進(jìn)行(這一點(diǎn)取決于jvm的實(shí)現(xiàn)，有的jvm實(shí)現(xiàn)可能保證對(duì)long和double的read、write是原子的），沒有保證原子性。類似上面這樣的代碼，其實(shí)都可以通過聲明變量為volatile來解決。

3、在使用某個(gè)對(duì)象當(dāng)鎖時(shí)，改變了對(duì)象的引用，導(dǎo)致同步失效。

這也是很常見的錯(cuò)誤，類似下面的代碼：

synchronized(array[0]) ?

{ ?

???...... ?

???array[0]=new?A(); ?

???...... ?

}????

同步塊使用array[0]作為鎖，然而在同步塊中卻改變了array[0]指向的引用。分析下這個(gè)場(chǎng)景，第一個(gè)線程獲取了array[0]的鎖，第二個(gè)線程因?yàn)闊o法獲取array[0]而等待，在改變了array[0]的引用后，第三個(gè)線程獲取了新的array[0]的鎖，第一和第三兩個(gè)線程持有的鎖是不一樣的，同步互斥的目的就完全沒有達(dá)到了。這樣代碼的修改，通常是將鎖聲明為final變量或者引入業(yè)務(wù)無關(guān)的鎖對(duì)象，保證在同步塊內(nèi)不會(huì)被修改引用。

4、沒有在循環(huán)中調(diào)用wait()。

wait和notify用于實(shí)現(xiàn)條件變量，你可能知道需要在同步塊中調(diào)用wait和notify，為了保證條件的改變能做到原子性和可見性。常常看見很多代碼做到了同步，卻沒有在循環(huán)中調(diào)用wait，而是使用if甚至沒有條件判斷：

synchronized(lock) ?

{ ?

???if(isEmpty() ?

?????lock.wait(); ?

??? ?

} ?

?????

對(duì)條件的判斷是使用if，這會(huì)造成什么問題呢？在判斷條件之前可能調(diào)用notify或者notifyAll，那么條件已經(jīng)滿足，不會(huì)等待，這沒什么問題。在條件沒有滿足，調(diào)用了wait()方法，釋放lock鎖并進(jìn)入等待休眠狀態(tài)。如果線程是在正常情況下，也就是條件被改變之后被喚醒，那么沒有任何問題，條件滿足繼續(xù)執(zhí)行下面的邏輯操作。問題在于線程可能被意外甚至惡意喚醒，由于沒有再次進(jìn)行條件判斷，在條件沒有被滿足的情況下，線程執(zhí)行了后續(xù)的操作。意外喚醒的情況，可能是調(diào)用了notifyAll，可能是有人惡意喚醒，也可能是很少情況下的自動(dòng)蘇醒（稱為“偽喚醒”)。因此為了防止這種條件沒有滿足就執(zhí)行后續(xù)操作的情況，需要在被喚醒后再次判斷條件，如果條件不滿足，繼續(xù)進(jìn)入等待狀態(tài)，條件滿足，才進(jìn)行后續(xù)操作。

synchronized(lock) ?

{ ?

???while(isEmpty() ?

?????lock.wait(); ?

??? ?

}?????

沒有進(jìn)行條件判斷就調(diào)用wait的情況更嚴(yán)重，因?yàn)樵诘却翱赡躰otify已經(jīng)被調(diào)用，那么在調(diào)用了wait之后進(jìn)入等待休眠狀態(tài)后就無法保證線程蘇醒過來。

5、同步的范圍過小或者過大。

同步的范圍過小，可能完全沒有達(dá)到同步的目的；同步的范圍過大，可能會(huì)影響性能。同步范圍過小的一個(gè)常見例子是誤認(rèn)為兩個(gè)同步的方法一起調(diào)用也是將同步的，需要記住的是Atomic+Atomic!=Atomic。

Map?map=Collections.synchronizedMap(new?HashMap()); ?

if(!map.containsKey("a")){ ?

?????????map.put("a",?value); ?

}????

這是一個(gè)很典型的錯(cuò)誤，map是線程安全的，containskey和put方法也是線程安全的，然而兩個(gè)線程安全的方法被組合調(diào)用就不一定是線程安全的了。因?yàn)樵赾ontainsKey和put之間，可能有其他線程搶先put進(jìn)了a，那么就可能覆蓋了其他線程設(shè)置的值，導(dǎo)致值的丟失。解決這一問題的方法就是擴(kuò)大同步范圍，因?yàn)閷?duì)象鎖是可重入的，因此在線程安全方法之上再同步相同的鎖對(duì)象不會(huì)有問題。

Map?map?=?Collections.synchronizedMap(new?HashMap()); ?

synchronized?(map)?{ ?

?????if?(!map.containsKey("a"))?{ ?

?????????map.put("a",?value); ?

?????} ?

?}????

注意，加大鎖的范圍，也要保證使用的是同一個(gè)鎖，不然很可能造成死鎖。 Collections.synchronizedMap(new HashMap())使用的鎖是map本身，因此沒有問題。當(dāng)然，上面的情況現(xiàn)在更推薦使用ConcurrentHashMap，它有putIfAbsent方法來達(dá)到同樣的目的并且滿足線程安全性。

同步范圍過大的例子也很多，比如在同步塊中new大對(duì)象，或者調(diào)用費(fèi)時(shí)的IO操作（操作數(shù)據(jù)庫，webservice等）。不得不調(diào)用費(fèi)時(shí)操作的時(shí)候，一定要指定超時(shí)時(shí)間，例如通過URLConnection去invoke某個(gè)URL時(shí)就要設(shè)置connect timeout和read timeout，防止鎖被獨(dú)占不釋放。同步范圍過大的情況下，要在保證線程安全的前提下，將不必要同步的操作從同步塊中移出。

6、正確使用volatile

在jdk5修正了volatile的語義后，volatile作為一種輕量級(jí)的同步策略就得到了大量的使用。volatile的嚴(yán)格定義參考jvm spec，這里只從volatile能做什么，和不能用來做什么出發(fā)做個(gè)探討。

volatile可以用來做什么？

1）狀態(tài)標(biāo)志，模擬控制機(jī)制。常見用途如控制線程是否停止：

private?volatile?boolean?stopped; ?

public?void?close(){ ?

???stopped=true; ?

} ?

?

public?void?run(){ ?

?

???while(!stopped){ ?

??????//do?something??

???} ?

??? ?

}?

前提是do something中不會(huì)有阻塞調(diào)用之類。volatile保證stopped變量的可見性，run方法中讀取stopped變量總是main memory中的最新值。

2）安全發(fā)布，如修復(fù)DLC問題。

private?volatile?IoBufferAllocator?instance; ?

public?IoBufferAllocator?getInsntace(){ ?

????if(instance==null){ ?

????????synchronized?(IoBufferAllocator.class)?{ ?

????????????if(instance==null) ?

????????????????instance=new?IoBufferAllocator(); ?

????????} ?

????} ?

????return?instance; ?

}?

3）開銷較低的讀寫鎖

public?class?CheesyCounter?{ ?

????private?volatile?int?value; ?

?

????public?int?getValue()?{?return?value;?} ?

?

????public?synchronized?int?increment()?{ ?

????????return?value++; ?

????} ?

} ?

synchronized保證更新的原子性，volatile保證線程間的可見性。

volatile不能用于做什么？

1）不能用于做計(jì)數(shù)器

public?class?CheesyCounter?{ ?

????private?volatile?int?value; ?

?

????public?int?getValue()?{?return?value;?} ?

?

????public?int?increment()?{ ?

????????return?value++; ?

????} ?

}?

因?yàn)関alue++其實(shí)是有三個(gè)操作組成的：讀取、修改、寫入，volatile不能保證這個(gè)序列是原子的。對(duì)value的修改操作依賴于value的最新值。解決這個(gè)問題的方法可以將increment方法同步，或者使用AtomicInteger原子類。

2）與其他變量構(gòu)成不變式

一個(gè)典型的例子是定義一個(gè)數(shù)據(jù)范圍，需要保證約束lower< upper。

public?class?NumberRange?{ ?

????private?volatile?int?lower,?upper; ?

?

????public?int?getLower()?{?return?lower;?} ?

????public?int?getUpper()?{?return?upper;?} ?

?

????public?void?setLower(int?value)?{? ?

????????if?(value?>?upper)? ?

????????????throw?new?IllegalArgumentException(); ?

????????lower?=?value; ?

????} ?

?

????public?void?setUpper(int?value)?{? ?

????????if?(value?<?lower)? ?

????????????throw?new?IllegalArgumentException(); ?

????????upper?=?value; ?

????} ?

} ?

盡管講lower和upper聲明為volatile，但是setLower和setUpper并不是線程安全方法。假設(shè)初始狀態(tài)為(0,5)，同時(shí)調(diào)用setLower(4)和setUpper(3)，兩個(gè)線程交叉進(jìn)行，最后結(jié)果可能是(4,3)，違反了約束條件。修改這個(gè)問題的辦法就是將setLower和setUpper同步：

public?class?NumberRange?{ ?

????private?volatile?int?lower,?upper; ?

?

????public?int?getLower()?{?return?lower;?} ?

????public?int?getUpper()?{?return?upper;?} ?

?

????public?synchronized?void?setLower(int?value)?{? ?

????????if?(value?>?upper)? ?

????????????throw?new?IllegalArgumentException(); ?

????????lower?=?value; ?

????} ?

?

????public?synchronized?void?setUpper(int?value)?{? ?

????????if?(value?<?lower)? ?

????????????throw?new?IllegalArgumentException(); ?

????????upper?=?value; ?

????} ?

}?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java多线程编程的常见陷阱的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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