知识大全 Java多线程编程的常见陷阱

Posted 2022-07-18 条件

篇首语：白日放歌须纵酒，青春作伴好还乡。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了知识大全 Java多线程编程的常见陷阱相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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　　 在构造函数中启动线程

　　我在很多代码中都看到这样的问题在构造函数中启动一个线程类似这样

　　 public class A public A() this x= ; this y= ; this thread=new MyThread(); this thread start();

　　这个会引起什么问题呢？如果有个类B继承了类A 依据java类初始化的顺序 A的构造函数一定会在B的构造函数调用前被调用那么thread线程也将在B被完全初始化之前启动当thread运行时使用到了类A中的某些变量那么就可能使用的不是你预期中的值因为在B的构造函数中你可能赋给这些变量新的值也就是说此时将有两个线程在使用这些变量而这些变量却没有同步

　　解决这个问题有两个办法将A设置为final 不可继承或者提供单独的start方法用来启动线程而不是放在构造函数中

　　 不完全的同步

　　都知道对一个变量同步的有效方式是用synchronized保护起来 synchronized可能是对象锁也可能是类锁看你是类方法还是实例方法但是当你将某个变量在A方法中同步那么在变量出现的其他地方你也需要同步除非你允许弱可见性甚至产生错误值类似这样的代码

　　 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方法却没有那么就无法保证其他线程通过getX得到的x是最新的值事实上这里的setX的同步是没有必要的因为对int的写入是原子的这一点JVM规范已经保证多个同步没有任何意义当然如果这里不是int 而是double或者long 那么getX和setX都将需要同步因为double和long都是位写入和读取都是分成两个位来进行（这一点取决于jvm的实现有的jvm实现可能保证对long和double的read write是原子的）没有保证原子性类似上面这样的代码其实都可以通过声明变量为volatile来解决

　　 在使用某个对象当锁时改变了对象的引用导致同步失效

　　这也是很常见的错误类似下面的代码

　　 synchronized(array[ ]) array[ ]=new A();

　　同步块使用array[ ]作为锁然而在同步块中却改变了array[ ]指向的引用分析下这个场景第一个线程获取了array[ ]的锁第二个线程因为无法获取array[ ]而等待在改变了array[ ]的引用后第三个线程获取了新的array[ ]的锁第一和第三两个线程持有的锁是不一样的同步互斥的目的就完全没有达到了这样代码的修改通常是将锁声明为final变量或者引入业务无关的锁对象保证在同步块内不会被修改引用

　　 没有在循环中调用wait（）

　　wait和notify用于实现条件变量你可能知道需要在同步块中调用wait和notify 为了保证条件的改变能做到原子性和可见性常常看见很多代码做到了同步却没有在循环中调用wait 而是使用if甚至没有条件判断

　　 synchronized(lock) if(isEmpty() lock wait();

　　对条件的判断是使用if 这会造成什么问题呢？在判断条件之前可能调用notify或者notifyAll 那么条件已经满足不会等待这没什么问题在条件没有满足调用了wait（）方法释放lock锁并进入等待休眠状态如果线程是在正常情况下也就是条件被改变之后被唤醒那么没有任何问题条件满足继续执行下面的逻辑操作问题在于线程可能被意外甚至恶意唤醒由于没有再次进行条件判断在条件没有被满足的情况下线程执行了后续的操作意外唤醒的情况可能是调用了notifyAll 可能是有人恶意唤醒也可能是很少情况下的自动苏醒（称为伪唤醒）因此为了防止这种条件没有满足就执行后续操作的情况需要在被唤醒后再次判断条件如果条件不满足继续进入等待状态条件满足才进行后续操作

　　 synchronized(lock) while(isEmpty() lock wait();

　　没有进行条件判断就调用wait的情况更严重因为在等待之前可能notify已经被调用那么在调用了wait之后进入等待休眠状态后就无法保证线程苏醒过来

　　 同步的范围过小或者过大

　　同步的范围过小可能完全没有达到同步的目的同步的范围过大可能会影响性能同步范围过小的一个常见例子是误认为两个同步的方法一起调用也是将同步的需要记住的是Atomic+Atomic！=Atomic

　　 Map map=Collections synchronizedMap(new HashMap()); if(!ntainsKey( a )) map put( a value);

　　这是一个很典型的错误 map是线程安全的 containskey和put方法也是线程安全的然而两个线程安全的方法被组合调用就不一定是线程安全的了因为在containsKey和put之间可能有其他线程抢先put进了a 那么就可能覆蓋了其他线程设置的值导致值的丢失解决这一问题的方法就是扩大同步范围因为对象锁是可重入的因此在线程安全方法之上再同步相同的锁对象不会有问题

　　 Map map = Collections synchronizedMap(new HashMap()); synchronized (map) if (!ntainsKey( a )) map put( a value);

　　注意加大锁的范围也要保证使用的是同一个锁不然很可能造成死锁 Collections synchronizedMap（new HashMap（））使用的锁是map本身因此没有问题当然上面的情况现在更推荐使用ConcurrentHashMap 它有putIfAbsent方法来达到同样的目的并且满足线程安全性

　　同步范围过大的例子也很多比如在同步块中new大对象或者调用费时的IO操作（操作数据库 webservice等）不得不调用费时操作的时候一定要指定超时时间例如通过URLConnection去invoke某个URL时就要设置connect timeout和read timeout 防止锁被独占不释放同步范围过大的情况下要在保证线程安全的前提下将不必要同步的操作从同步块中移出

　　 正确使用volatile

　　在jdk 修正了volatile的语义后 volatile作为一种轻量级的同步策略就得到了大量的使用 volatile的严格定义参考jvm spec 这里只从volatile能做什么和不能用来做什么出发做个探讨

　　volatile可以用来做什么？

　　）状态标志模拟控制机制常见用途如控制线程是否停止

　　 private volatile boolean stopped;public void close() stopped=true;public void run() while(!stopped) //do something

　　前提是do something中不会有阻塞调用之类 volatile保证stopped变量的可见性 run方法中读取stopped变量总是main memory中的最新值

　　）安全发布如修复DLC问题具体参考和 /l

　　 private volatile IoBufferAllocator instance; public IoBufferAllocator getInsntace() if(instance==null) synchronized (IoBufferAllocator class) if(instance==null) instance=new IoBufferAllocator(); return instance;

　　）开销较低的读写锁

　　 public class CheesyCounter private volatile int value; public int getValue() return value; public synchronized int increment() return value++;

　　synchronized保证更新的原子性 volatile保证线程间的可见性

　　volatile不能用于做什么？

　　）不能用于做计数器

　　 public class CheesyCounter private volatile int value; public int getValue() return value; public int increment() return value++;

　　因为value++其实是有三个操作组成的读取修改写入 volatile不能保证这个序列是原子的对value的修改操作依赖于value的最新值解决这个问题的方法可以将increment方法同步或者使用AtomicInteger原子类

　　）与其他变量构成不变式

　　一个典型的例子是定义一个数据范围需要保证约束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;

　　尽管讲lower和upper声明为volatile 但是setLower和setUpper并不是线程安全方法假设初始状态为（）同时调用setLower（）和setUpper（）两个线程交叉进行最后结果可能是（）违反了约束条件修改这个问题的办法就是将setLower和setUpper同步

cha138/Article/program/Java/gj/201311/27292