JUC03-模拟线程不安全

2023-10-20 10:07:55 浏览数 (1)

前言

很多时间,我们需要证明线程是不安全的,那就需要复现线程不安全的情况。 怎么复现? 通过代码构建不安全场景。

由于线程在执行的时候是异步的,当所有线程操作共享数据时,有可以能出现都已经进入判断的情况下,共享数据已被改变,但是其后线程不知道,当线程醒来的时候,直接开始运行,这样就会出现数据不全安的问题。

为什么能构建出来? 多条语句操作一个共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导到共享数据的错误。

构建不安全场景

通过多个线程,在不加锁的情况下,让多条线程竞争同一个资源。

构建多条线程

代码语言:javascript复制
DemoRunnable run = new DemoRunnable();
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
Thread t3 = new Thread(run);
Thread t4 = new Thread(run);
  
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();

竞争资源

下面的代码执行,预其结果,最后打印:0, 而实际结果为负数。

代码语言:javascript复制
public class DemoRunnable implements Runnable {
   private int ticket = 100;

   @Override
   public void run() {
       boolean flag = true;
       while (flag) {
          if (ticket > 0) {
              //线程进入判断后睡10豪秒
              try {
                 Thread.sleep(10);      //让每一条进入的线程都sleep 10豪秒
                 ticket--;           //ticket也可以放到sleep上面,结果也是错的。
                 System.out.println(ticket);
              } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
              }
          } else {
              flag = false;
          }
       }
   }
}

每次结果都是不一样的!!!切记。 结果

代码语言:javascript复制
...
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3

分析

上面的例子中有4条线程,4条进程都是在 ticket>0 时进入。 假设此时ticket为1,按1、2、3、4顺序执行的。

线程1先 sleep 10豪秒,然后 ticket--后此时为0。 线程2先sleep 10豪秒,然后 ticket--后此时为-1。 线程3先sleep 10豪秒,然后 ticket--后此时为-2。 线程4先sleep 10豪秒,然后 ticket--后此时为-3。

由于是异步的,所以每次的错误并不一定是相同的。 由于每次,线程都已进入了判断,而每次sleep导至线程在执行上,都走到了一起,然后配来后分别各自执行各自的代码,此时所有线程都已绕过了if的判断,所以出现了问题。

一般CPU是交替执行线程的,但是每个线程被sleep后CPU就交换了执行权,当CPU再切换过来时,实际上次代码并没有执行完。

总结

构建线程不安全场景,可以帮助自己理解这种场景,在实际开发中,这种并发问题非常常见,在线程需要多加一些日志来保证业务线程的安全。很多时候业务不得不使用多线程来提升效率,而代价就是安全性,所以需要彻底搞通线程安全问题。

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