多線程開發(fā)帶來(lái)的問(wèn)題與解決方法？

　　使用多線程主要會(huì)帶來(lái)以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　一、線程安全問(wèn)題

　　線程安全問(wèn)題指的是在某一線程從開始訪問(wèn)到結(jié)束訪問(wèn)某一數(shù)據(jù)期間，該數(shù)據(jù)被其他的線程所修改，那么對(duì)于當(dāng)前線程而言，該線程就發(fā)生了線程安全問(wèn)題，表現(xiàn)形式為數(shù)據(jù)的缺失，數(shù)據(jù)不一致等。

　　線程安全問(wèn)題發(fā)生的條件：

　　1)多線程環(huán)境下，即存在包括自己在內(nèi)存在有多個(gè)線程。

　　2)多線程環(huán)境下存在共享資源，且多線程操作該共享資源。

　　3)多個(gè)線程必須對(duì)該共享資源有非原子性操作。

　　線程安全問(wèn)題的解決思路：

　　1)盡量不使用共享變量，將不必要的共享變量變成局部變量來(lái)使用。

　　2)使用synchronized關(guān)鍵字同步代碼塊，或者使用jdk包中提供的Lock為操作進(jìn)行加鎖。

　　3)使用ThreadLocal為每一個(gè)線程建立一個(gè)變量的副本，各個(gè)線程間獨(dú)立操作，互不影響。

　　二、性能問(wèn)題

　　線程的生命周期開銷是非常大的，一個(gè)線程的創(chuàng)建到銷毀都會(huì)占用大量的內(nèi)存。同時(shí)如果不合理的創(chuàng)建了多個(gè)線程，cup的處理器數(shù)量小于了線程數(shù)量，那么將會(huì)有很多的線程被閑置，閑置的線程將會(huì)占用大量的內(nèi)存，為垃圾回收帶來(lái)很大壓力，同時(shí)cup在分配線程時(shí)還會(huì)消耗其性能。

　　解決思路：

　　利用線程池，模擬一個(gè)池，預(yù)先創(chuàng)建有限合理個(gè)數(shù)的線程放入池中，當(dāng)需要執(zhí)行任務(wù)時(shí)從池中取出空閑的先去執(zhí)行任務(wù)，執(zhí)行完成后將線程歸還到池中，這樣就減少了線程的頻繁創(chuàng)建和銷毀，節(jié)省內(nèi)存開銷和減小了垃圾回收的壓力。同時(shí)因?yàn)槿蝿?wù)到來(lái)時(shí)本身線程已經(jīng)存在，減少了創(chuàng)建線程時(shí)間，提高了執(zhí)行效率，而且合理的創(chuàng)建線程池?cái)?shù)量還會(huì)使各個(gè)線程都處于忙碌狀態(tài)，提高任務(wù)執(zhí)行效率，線程池還提供了拒絕策略，當(dāng)任務(wù)數(shù)量到達(dá)某一臨界區(qū)時(shí)，線程池將拒絕任務(wù)的進(jìn)入，保持現(xiàn)有任務(wù)的順利執(zhí)行，減少池的壓力。

　　三、活躍性問(wèn)題

　　1)死鎖

　　假如線程 A 持有資源 2，線程 B 持有資源 1，他們同時(shí)都想申請(qǐng)對(duì)方的資源，所以這兩個(gè)線程就會(huì)互相等待而進(jìn)入死鎖狀態(tài)。多個(gè)線程環(huán)形占用資源也是一樣的會(huì)產(chǎn)生死鎖問(wèn)題。

　　解決方法：

　　- 避免一個(gè)線程同時(shí)獲取多個(gè)鎖

　　- 避免一個(gè)線程在鎖內(nèi)同時(shí)占用多個(gè)資源，盡量保證每個(gè)鎖只占用一個(gè)資源。

　　- 嘗試使用定時(shí)鎖，使用 lock.tryLock(timeout) 來(lái)代替使用內(nèi)部鎖機(jī)制。 想要避免死鎖，可以使用無(wú)鎖函數(shù)(cas)或者使用重入鎖(ReentrantLock)，通過(guò)重入鎖使線程中斷或限時(shí)等待可以有效的規(guī)避死鎖問(wèn)題。

　　2)饑餓

　　饑餓指的是某一線程或多個(gè)線程因?yàn)槟承┰蛞恢鲍@取不到資源，導(dǎo)致程序一直無(wú)法執(zhí)行。如某一線程優(yōu)先級(jí)太低導(dǎo)致一直分配不到資源，或者是某一線程一直占著某種資源不放，導(dǎo)致該線程無(wú)法執(zhí)行等。

　　解決方法：

　　與死鎖相比，饑餓現(xiàn)象還是有可能在一段時(shí)間之后恢復(fù)執(zhí)行的。可以設(shè)置合適的線程優(yōu)先級(jí)來(lái)盡量避免饑餓的產(chǎn)生。

　　3)活鎖

　　活鎖體現(xiàn)了一種謙讓的美德，每個(gè)線程都想把資源讓給對(duì)方，但是由于機(jī)器“智商”不夠，可能會(huì)產(chǎn)生一直將資源讓來(lái)讓去，導(dǎo)致資源在兩個(gè)線程間跳動(dòng)而無(wú)法使某一線程真正的到資源并執(zhí)行，這就是活鎖的問(wèn)題。

　　四、阻塞

　　阻塞是用來(lái)形容多線程的問(wèn)題，幾個(gè)線程之間共享臨界區(qū)資源，那么當(dāng)一個(gè)線程占用了臨界區(qū)資源后，所有需要使用該資源的線程都需要進(jìn)入該臨界區(qū)等待，等待會(huì)導(dǎo)致線程掛起，一直不能工作，這種情況就是阻塞，如果某一線程一直都不釋放資源，將會(huì)導(dǎo)致其他所有等待在這個(gè)臨界區(qū)的線程都不能工作。

　　當(dāng)我們使用synchronized或重入鎖時(shí)，我們得到的就是阻塞線程，如論是synchronized或者重入鎖，都會(huì)在試圖執(zhí)行代碼前，得到臨界區(qū)的鎖，如果得不到鎖，線程將會(huì)被掛起等待，知道其他線程執(zhí)行完成并釋放鎖且拿到鎖為止。

　　解決方法：

　　可以通過(guò)減少鎖持有時(shí)間，讀寫鎖分離，減小鎖的粒度，鎖分離，鎖粗化等方式來(lái)優(yōu)化鎖的性能。

　　臨界區(qū)： 臨界區(qū)是用來(lái)表示一種公共的資源(共享數(shù)據(jù))，它可以被多個(gè)線程使用，但是在每次只能有一個(gè)線程能夠使用它，當(dāng)臨界區(qū)資源正在被一個(gè)線程使用時(shí)，其他的線程就只能等待當(dāng)前線程執(zhí)行完之后才能使用該臨界區(qū)資源。

　　比如辦公室辦公室里有一支筆，它一次只能被一個(gè)人使用，假如它正在被甲使用時(shí)，其他想要使用這支筆的人只能等甲使用完這支筆之后才能允許另一個(gè)人去使用。這就是臨界區(qū)的概念。

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