JAVA-多线程知识点总结(三)

简介: JAVA-多线程知识点总结(三)

一、单例模式中的线程问题

1.1什么是单例模式

单例模式属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例。要实现这一点,可以从客户端对其进行实例化,因此需要用一种只允许生成对象类的唯一实例的机制,“阻止”所有想要生成对象的访问。

java中单例模式的定义“一个类有且仅有一个实例,并且自行实例化整个系统提供。”

java单例模式代码(懒汉模式——线程不安全)

//单例模式示例代码:
public class Singleton{
 
       private Singleton(){
        }
 
       private static volatile Singleton instance = null;
 
       public static Singleton getInstamce(){
       
            if (instance == null){
           synchronized(Singleton.class){
 
           if(instance == null){
               instance = new Singleton();
                    }
                }
             }
              return instance;
           }
       }
1.2单例模式构建方式

懒汉式——线程不安全:最基础的实现方式,线程上下文单例,不需要共享给所有线程,也不要加synchronize锁,以提高性能。


懒汉式——线程安全:加上synchronize之类保证线程安全的基础上的懒汉模式,相对性能低。


饿汉式:指全局的单例实例在类装载时构建。

双检索式:在懒汉式基础上利用synchronize关键字和volatile关键字确保第一次创建没有线程相争,仅第一次创建时同步,性能相对较高。

登记式:作为创建类的全局属性存在,创建类被装载时创建。

枚举:其本身也是一种单例模式

1.3两种方式的代码实例


懒汉式——线程安全


饿汉式代码示例

通过对比发现,饿汉式代码更加简洁,且没有线程安全问题懒汉式更加节约内存(调用返回实例方式时才创建对象)

二、死锁问题

线程安全问题常常是程序员最关注的问题,为了保证线程安全问题,如上就会添加一些锁机制,可是在不当的位置添加就会产生死锁问题。

2.1死锁的定义:

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者彼此通信而造成的一种阻塞的现象。简单来说一种无限的相互等待的状态,两个或两个以上的线程或者进程构成一个互相等待的环状。

//线程的死锁案例
public class DeadLockDemo {
 
    //创建两个锁对象
    private static Object LockA = new Object();
    private static Object LockB = new Object();
 
    public static void main(String[] args)  {
        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            synchronized (LockA) {
                System.out.println("线程1拥有锁A,需要锁B");
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (LockB) {
                    System.out.println("线程1拥有锁A、锁B");
                }
            }
        });
 
        Thread thread2 = new Thread(()-> {
            synchronized (LockB) {
                System.out.println("线程2拥有锁B,需要锁A");
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (LockA) {
                    System.out.println("线程2拥有锁A、锁B");
                }
            }
        });
        //启动线程1、2
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

死锁示例代码运行结果

在以上示例中,我们创建了两个线程1,2,并且每个线程都需要两把锁才能继续执行。当线程1拥有A需要B时,线程2拥有B需要A,这就导致了死锁现象。

2.2产生死锁的原因及条件

产生死锁的原因有很多,通常包括:竞争资源引起进程死锁,可剥夺资源和不可剥夺资源,竞争不可剥夺资源,竞争临时资源。虽然进程在运行过程中,可能发生死锁,但死锁的发生也必须具备一定的条件,死锁发生必须具备一下四个条件:

1)互斥条件:指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源,则请求者只能等待,直至占有资源的进程用毕释放。


2)请求和保持条件:指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。


3)不剥夺条件:指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。


4)循环等待条件:指在发生死锁时,必然存在一个进程——资源的环形链,即进程集合{P0,P1,P2,···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源;P1正在等待P2占用的资源,……,Pn正在等待已被P0占用的资源。

2.3解决死锁问题

死锁一旦出现,很难认为干预,只能尽量规避,通常解决办法有三种:死锁预防、死锁避免、死锁检测和解除。一般可以考虑打破上面的四个诱发条件。

--->互斥条件基本上无法被破坏,因此线程需要通过互斥解决安全问题

--->可以考虑一次性申请所有所需的资源,消除资源等待问题


--->占用部分资源的进程在进一步申请其他资源时,若申请不到,就主动释放已经占有的资源


--->对资源进行排序,申请资源,按序分配,避免循环等待


为了避免死锁,我们需要遵循一些规则(此处借鉴与此原文链接:https://blog.csdn.net/hj1993/article/details/131713286


只在必要时使用多个锁。如果只需要一个锁,就不要使用两个锁。


尽量避免在持有锁的情况下调用其他对象的方法。如果必须这样做,请确保该方法不会尝试获取当前锁所持有的任何其他锁。


避免循环依赖。如果线程A需要在持有锁1的情况下获取锁2,并且线程B需要在持有锁2的情况下获取锁1,则存在循环依赖问题。


使用tryLock()而不是synchronized代码块来获取锁。tryLock()方法可以尝试获取锁,如果获取失败则立即返回。这可以避免死锁。

修改后的死锁代码示例:

//线程的死锁避免案例
public class AvoidDeadLockDemo {
 
    //创建两个锁对象
    private static Object LockA = new Object();
    private static Object LockB = new Object();
 
    public static void main(String[] args)  {
        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            synchronized (LockA) {
                System.out.println("线程1拥有锁A,需要锁B");
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                synchronized (LockB) {
                    System.out.println("线程1拥有锁A、锁B");
                }
            }
        });
 
        Thread thread2 = new Thread(()-> {
           boolean locked = false;
           while(!locked) {
               locked = LockB.tryLock();
               if (locked) {
                   System.out.println("线程2拥有锁B,需要锁A");
                   try {
                       Thread.sleep(10);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       throw new RuntimeException(e);
                   }
                   synchronized (LockA) {
                       System.out.println("线程2拥有锁A、锁B");
                   }
               } else {
                   System.out.println("线程2失去锁B");
               }
           }
        });
        //启动线程1、2
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
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