本文目录一览：

1、Java开发中线程的安全问题以及产生的原因？
2、[在Java 中多线程的实现方法有哪些，如何使用](#在Java 中多线程的实现方法有哪些，如何使用)
3、如何避免Java线程死锁
4、JAVA中，线程死锁是什么意思

Java开发中线程的安全问题以及产生的原因？

Java如何保证原子性常用的保证Java操作原子性的工具是锁和同步方法（或者同步代码块）。使用锁，可以保证同一时间只有一个线程能拿到锁，也就保证了同一时间只有一个线程能执行申请锁和释放锁之间的代码。与锁类似的是同步方法或者同步代码块。使用非静态同步方法时，锁住的是当前实例；使用静态同步方法时，锁住的是该类的Class对象；使用静态代码块时，锁住的是synchronized关键字后面括号内的对象。

在Java 中多线程的实现方法有哪些，如何使用

Java多线程的创建及启动

Java中线程的创建常见有如三种基本形式：

1.继承Thread类，重写该类的run()方法。

class MyThread extends Thread {
    private int i = 0;
    @Override
    public void run() {
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread myThread1 = new MyThread(); // 创建一个新的线程 myThread1 此线程进入新建状态
                Thread myThread2 = new MyThread(); // 创建一个新的线程 myThread2 此线程进入新建状态
                myThread1.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                myThread2.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
            }
        }
    }
}

如上所示，继承Thread类，通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread，其中run()方法的方法体代表了线程需要完成的任务，称之为线程执行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建，并进入到线程新建状态。通过调用线程对象引用的start()方法，使得该线程进入到就绪状态，此时此线程并不一定会马上得以执行，这取决于CPU调度时机。

2.实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法，该run()方法同样是线程执行体，创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

class MyRunnable implements Runnable {
    private int i = 0;
    @Override
    public void run() {
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 创建一个Runnable实现类的对象
                Thread thread1 = new Thread(myRunnable); // 将myRunnable作为Thread target创建新的线程
                Thread thread2 = new Thread(myRunnable);
                thread1.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                thread2.start();
            }
        }
    }
}

相信以上两种创建新线程的方式大家都很熟悉了，那么Thread和Runnable之间到底是什么关系呢？我们首先来看一下下面这个例子。

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Runnable myRunnable = new MyRunnable();
                Thread thread = new MyThread(myRunnable);
                thread.start();
            }
        }
    }
}
class MyRunnable implements Runnable {
    private int i = 0;
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("in MyRunnable run");
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}
class MyThread extends Thread {
    private int i = 0;
    public MyThread(Runnable runnable){
        super(runnable);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("in MyThread run");
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}

同样的，与实现Runnable接口创建线程方式相似，不同的地方在于

Thread thread = new MyThread(myRunnable);

那么这种方式可以顺利创建出一个新的线程么？答案是肯定的。至于此时的线程执行体到底是MyRunnable接口中的run()方法还是MyThread类中的run()方法呢？通过输出我们知道线程执行体是MyThread类中的run()方法。其实原因很简单，因为Thread类本身也是实现了Runnable接口，而run()方法最先是在Runnable接口中定义的方法。

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现：

@Override
public void run() {
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}

也就是说，当执行到Thread类中的run()方法时，会首先判断target是否存在，存在则执行target中的run()方法，也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。但是上述给到的列子中，由于多态的存在，根本就没有执行到Thread类中的run()方法，而是直接先执行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。

3.使用Callable和Future接口创建线程。具体是创建Callable接口的实现类，并实现call()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象，且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程。

看着好像有点复杂，直接来看一个例子就清晰了。

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        Callable<Integer> myCallable = new MyCallable(); // 创建MyCallable对象
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread thread = new Thread(ft); //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
                thread.start(); //线程进入到就绪状态
            }
        }
        System.out.println("主线程for循环执行完毕..");
        try {
            int sum = ft.get(); //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class MyCallable implements Callable<Integer> {
    private int i = 0;
    // 与run()方法不同的是，call()方法具有返回值
    @Override
    public Integer call() {
        int sum = 0;
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

首先，我们发现，在实现Callable接口中，此时不再是run()方法了，而是call()方法，此call()方法作为线程执行体，同时还具有返回值！在创建新的线程时，是通过FutureTask来包装MyCallable对象，同时作为了Thread对象的target。那么看下FutureTask类的定义：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
    //....
}
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

于是，我们发现FutureTask类实际上是同时实现了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性，可以作为Thread对象的target，而Future特性，使得其可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。执行下此程序，我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。而“主线程for循环执行完毕..”则很可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制，我们知道，“主线程for循环执行完毕..”的输出时机是没有任何问题的，那么为什么sum =4950会永远最后输出呢？原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时，当子线程此方法还未执行完毕，ft.get()方法会一直阻塞，直到call()方法执行完毕才能取到返回值。上述主要讲解了三种常见的线程创建方式，对于线程的启动而言，都是调用线程对象的start()方法，需要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法。

如何避免Java线程死锁

Java线程死锁需要如何解决，这个问题一直在我们不断的使用中需要只有不断的关键。不幸的是，使用上锁会带来其他问题。让我们来看一些常见问题以及相应的解决方法： Java线程死锁 Java线程死锁是一个经典的多线程问题，因为不同的线程都在等待那些根本不可能被释放的锁，从而导致所有的工作都无法完成。假设有两个线程，分别代表两个饥饿的人，他们必须共享刀叉并轮流吃饭。他们都需要获得两个锁：共享刀和共享叉的锁。假如线程 “A”获得了刀，而线程“B”获得了叉。线程“A”就会进入阻塞状态来等待获得叉，而线程“B”则阻塞来等待“A”所拥有的刀。这只是人为设计的例子，但尽管在运行时很难探测到，这类情况却时常发生。虽然要探测或推敲各种情况是非常困难的，但只要按照下面几条规则去设计系统，就能够避免Java线程死锁问题：

让所有的线程按照同样的顺序获得一组锁。这种方法消除了 X 和 Y 的拥有者分别等待对方的资源的问题。
将多个锁组成一组并放到同一个锁下。前面Java线程死锁的例子中，可以创建一个银器对象的锁。于是在获得刀或叉之前都必须获得这个银器的锁。
将那些不会阻塞的可获得资源用变量标志出来。当某个线程获得银器对象的锁时，就可以通过检查变量来判断是否整个银器集合中的对象锁都可获得。如果是，它就可以获得相关的锁，否则，就要释放掉银器这个锁并稍后再尝试。
最重要的是，在编写代码前认真仔细地设计整个系统。多线程是困难的，在开始编程之前详细设计系统能够帮助你避免难以发现Java线程死锁的问题。
Volatile 变量，volatile 关键字是 Java 语言为优化编译器设计的。以下面的代码为例：

class VolatileTest {
    public void foo() {
        boolean flag = false;
        if(flag) {
            //this could happen
        }
    }
}

一个优化的编译器可能会判断出if部分的语句永远不会被执行，就根本不会编译这部分的代码。如果这个类被多线程访问， flag被前面某个线程设置之后，在它被if语句测试之前，可以被其他线程重新设置。用volatile关键字来声明变量，就可以告诉编译器在编译的时候，不需要通过预测变量值来优化这部分的代码。无法访问的Java线程死锁有时候虽然获取对象锁没有问题，线程依然有可能进入阻塞状态。在 Java 编程中IO就是这类问题最好的例子。当线程因为对象内的IO调用而阻塞时，此对象应当仍能被其他线程访问。该对象通常有责任取消这个阻塞的IO操作。造成阻塞调用的线程常常会令同步任务失败。如果该对象的其他方法也是同步的，当线程被阻塞时，此对象也就相当于被冷冻住了。其他的线程由于不能获得对象的Java线程死锁，就不能给此对象发消息(例如，取消 IO 操作)。必须确保不在同步代码中包含那些阻塞调用，或确认在一个用同步阻塞代码的对象中存在非同步方法。尽管这种方法需要花费一些注意力来保证结果代码安全运行，但它允许在拥有对象的线程发生阻塞后，该对象仍能够响应其他线程。

JAVA中，线程死锁是什么意思

一. 什么是线程

在谈到线程死锁的时候，我们首先必须了解什么是Java线程。一个程序的进程会包含多个线程，一个线程就是运行在一个进程中的一个逻辑流。多线程允许在程序中并发执行多个指令流，每个指令流都称为一个线程，彼此间互相独立。线程又称为轻量级进程，它和进程一样拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度，区别在于线程没有独立的存储空间，而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间，这使得线程间的通信较进程简单。笔者的经验是编写多线程序，必须注意每个线程是否干扰了其他线程的工作。每个进程开始生命周期时都是单一线程，称为“主线程”，在某一时刻主线程会创建一个对等线程。如果主线程停滞则系统就会切换到其对等线程。和一个进程相关的线程此时会组成一个对等线程池，一个线程可以杀死其任意对等线程。因为每个线程都能读写相同的共享数据。这样就带来了新的麻烦：由于数据共享会带来同步问题，进而会导致死锁的产生。

二. 死锁的机制

由多线程带来的性能改善是以可靠性为代价的，主要是因为有可能产生线程死锁。死锁是这样一种情形：多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不能正常运行。简单的说就是:线程死锁时，第一个线程等待第二个线程释放资源，而同时第二个线程又在等待第一个线程释放资源。这里举一个通俗的例子：如在人行道上两个人迎面相遇，为了给对方让道，两人同时向一侧迈出一步，双方无法通过，又同时向另一侧迈出一步，这样还是无法通过。假设这种情况一直持续下去，这样就会发生死锁现象。导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问。“synchronized”关键词的作用是，确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块，因此，被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性访问权。当线程访问对象时，线程会给对象加锁，而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞，直至第一个线程释放它加在对象上的锁。 Java中每个对象都有一把锁与之对应。但Java不提供单独的lock和unlock操作。下面笔者分析死锁的两个过程“上锁”和“锁死” 。

(1) 上锁

许多线程在执行中必须考虑与其他线程之间共享数据或协调执行状态，就需要同步机制。因此大多数应用程序要求线程互相通信来同步它们的动作，在 Java 程序中最简单实现同步的方法就是上锁。在 Java 编程中，所有的对象都有锁。线程可以使用 synchronized 关键字来获得锁。在任一时刻对于给定的类的实例，方法或同步的代码块只能被一个线程执行。这是因为代码在执行之前要求获得对象的锁。为了防止同时访问共享资源，线程在使用资源的前后可以给该资源上锁和开锁。给共享变量上锁就使得 Java 线程能够快速方便地通信和同步。某个线程若给一个对象上了锁，就可以知道没有其他线程能够访问该对象。即使在抢占式模型中，其他线程也不能够访问此对象，直到上锁的线程被唤醒、完成工作并开锁。那些试图访问一个上锁对象的线程通常会进入睡眠状态，直到上锁的线程开锁。一旦锁被打开，这些睡眠进程就会被唤醒并移到准备就绪队列中。

(2)锁死

如果程序中有几个竞争资源的并发线程,那么保证均衡是很重要的。系统均衡是指每个线程在执行过程中都能充分访问有限的资源，系统中没有饿死和死锁的线程。当多个并发的线程分别试图同时占有两个锁时，会出现加锁冲突的情形。如果一个线程占有了另一个线程必需的锁，互相等待时被阻塞就有可能出现死锁。在编写多线程代码时，笔者认为死锁是最难处理的问题之一。因为死锁可能在最意想不到的地方发生，所以查找和修正它既费时又费力。例如，常见的例子如下面这段程序。

public int sumArrays(int[] a1, int[] a2) {
    int value = 0;
    int size = a1.length;
    if (size == a2.length) {
        synchronized(a1) {
            synchronized(a2) {
                for (int i=0; i<size; i++)
                    value += a1[i] + a2[i];
            }
        }
    }
    return value;
}

这段代码在求和操作中访问两个数组对象之前锁定了这两个数组对象。它形式简短，编写也适合所要执行的任务；但不幸的是，它有一个潜在的问题。这个问题就是它埋下了死锁的种子。

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