03 线程安全问题

一、什么时候会出现线程安全问题？

无线程安全问题：

1、在单线程中不会出现线程安全问题

2、java领域的线程安全问题，通常是全局变量或静态变量引起的，若每个线程对共享变量只有读操作，一般来说该变量是线程安全的，若有写操作，则需要考虑线程安全问题。

3、当多个线程执行一个方法，方法内部的局部变量并不是临界资源，因为方法是在栈上执行的，而Java栈是线程私有的，因此不会产生线程安全问题。

线程安全问题：

1、有多个线程时，同时访问同一个资源（一个对象，对象中的属性，一个文件，一个数据库等），会导致程序运行结果并不是想要的。

　　举个简单的例子：

　　现在有两个线程分别从网络上读取数据，然后插入一张数据库表中，要求不能插入重复的数据。那么必然在插入数据的过程中存在两个操作：

　　1）检查数据库中是否存在该条数据；

　　2）如果存在，则不插入；如果不存在，则插入到数据库中。

　　假如两个线程分别用thread-1和thread-2表示，某一时刻，thread-1和thread-2都读取到了数据X，那么可能会发生这种情况：

　　thread-1去检查数据库中是否存在数据X，然后thread-2也接着去检查数据库中是否存在数据X，结果两个线程检查的结果都是数据库中不存在数据X，那么两个线程都分别将数据X插入数据库表当中。

　　这里面，这个资源被称为：临界资源（也有称为共享资源）。

二、如何解决线程安全问题？

通常是在访问临界资源的代码前面加锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问。

2.1 单机

单机多线程情况，可以通过 synchronized 或者 Lock 进行加锁，是Java中提供的两种方式来实现同步互斥访问。

2.2 分布式系统

现在大部分应用都是采用分布式的方式进行部署，属于多进程的情况，这可以通过分布式锁、原子操作来解决。
a. 分布式锁的实现方式有

• 基于数据库的分布式锁 分布式锁三种实现方式及对比
• 基于缓存（Redis）的分布式锁
• 基于 Zookeeper 的分布式锁

b. redis原子操作

• 单命令：把多个操作在Redis中实现成一个操作，也就是单命令操作。Redis是使用单线程来串行处理客户端的请求操作命令的，所以，当Redis执行某个命令操作时，其他命令是无法执行的，这相当于命令操作是互斥执行的。
• Lua脚本：把多个操作写到一个Lua脚本中，以原子性方式执行单个Lua脚本。

参考资料

多线程的安全问题

redis 高并发分布式锁实现

Java并发编程：Lock