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【多线程初阶】线程状态线程安全

news 来源：原创 2025/6/1 11:21:02

文章目录

1.线程状态
- 线程的状态及状态转移
2.多线程带来的风险 - 线程安全(重点)
- 线程安全问题产生的原因
- 如何解决线程安全问题

1.线程状态

EE的第一篇总览中有提到过
进程的状态
1.就绪
2.阻塞
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这都是从操作系统的视角看待的
Java线程也是对操作系统线程的封装,针对状态这里,Java也进行了重新封装,来进行表示

线程的状态及状态转移

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NEW : 安排了工作,还未开始行动 -->new 了 Thread 对象,还没 start
TERMINATED : 工作完成了 -->内核中的线程已经结束了,但是 Thread 对象还在
RUNNABLE : 可工作的,又可以分成正在工作中或即将开始工作的
就绪: 1).线程正在CPU上执行 2).线程随时可以去CPU上执行
比如,前面所举的例子,约A开会,A没有出差,随时可以一起开会

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TIMED_WAITING : 这几个都表示排队等着其他事情

①.sleep 状态由RUNNABLE 转变为 TIMED_WAITING
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②.另外,join(时间)也会进入到TIMED_WAITING状态

指定时间的阻塞,线程阻塞(不参与CPU调度,不继续执行了),阻塞的时间是有上限的

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WAITING : 这几个都表示排队等着其他事情

与TIMED_WAITING 的区别,WAITING 会死等,没有超时时间的阻塞等待

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BLOCKED : 这几个都表示排队等着其他事情

也是一种阻塞,比较特殊,由于锁导致的阻塞

这个线程状态等我们介绍到线程安全问题涉及到死锁再进行演示

多线程的程序中,理解线程状态,是帮助我们调试程序的关键

比如,发现代码中某个逻辑,好像卡死了(明明调用了,却没有执行/没有执行完)
1.jconsole / 其他工具,查看当前的进程中的所有线程,找到你对应逻辑的线程是谁
2.看线程的状态是啥
看到 TIMED_WAITING / WAITING ,怀疑是不是代码中某个方法产生阻塞,没有被及时唤醒
看到 BLOCKED ,怀疑是不是代码中出现死锁
看到 RUNNABLE ,线程本身没问题,考虑逻辑上某些条件没有预期触发之类的
3.再看看线程具体的调用栈(尤其是阻塞的状态,线程的代码阻塞在哪一行了…)

2.多线程带来的风险 - 线程安全(重点)

想给出一个线程安全的确切定义是复杂的,但我们可以这样认为:如果多线程环境下代码运行的结果是符合我们预期的,即在单线程环境应该的结果,则说这个程序是线程安全的

如果不理解线程安全问题,是很难保证写出正确的多线程代码的

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再回到我们观察到的现象,多次执行的结果都不一样并且没有达到预期结果

这样的代码很明显就是有BUG
实际执行效果和预期效果不符合,就叫bug
这样的问题,多线程并发执行引起的问题
如果把两个线程,变成串行执行(一个结束,再执行另一个)

我们将代码写成纯串行执行,观察现象
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CPU内部包含寄存器这样的模块,寄存器也能存一些数据

我们使用时间轴(先执行的画上面,后执行的画下面)来模拟几个随机调度的顺序,我们只画几种情况,肯定不止这些,因为调度次序存在无数种可能

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第一种情况的具体分析

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第三种情况的具体分析

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其他的情况就不一一进行分析了
通过上述讨论,不难发现,如果两个线程load时出现的数据都是0,那么意味着一定会少加一次,如果一个load到0另一个load到1,结果就是正确的,也就是说一个线程load需要再另一个线程的save之后才是正确的,所以我们上述的6种随机调度情况只有前两种是正确的