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Java多线程——多线程相关知识的逻辑关系梳理

多线程知识的根本目标是：设计稳健的并发程序。

当然，本文无法回答这个实践性很强的问题（这与具体的业务相关，涉及到具体的策略），本文主要阐述相关知识之间的关系，希望初学者不要迷失在多线程工具类的API接口中。

2 并发程序的三大宏观问题

线程安全性问题、性能问题、活跃性问题。三者的关系是，在设计并发程序过程中要首先保证线程安全，在线程安全的基础上努力提升程序性能，在保证线程安全与提升性能时避免引入活跃性问题。

线程安全是最重要的，设计并发程序是为了提升程序的性能，但是永远不要忘记性能是建立在安全的基础上的；而在保证安全性（如加锁、同步等方法）及优化并发性能（如通过锁分解、锁分段等方法）过程中，可能会引入活跃性问题（如死锁、饥饿、活锁、糟糕的响应性等问题）。本文主要阐述线程安全问题的知识。

3 线程安全性

3.1 线程安全性的定义

当多个线程访问某个类时，这个类始终都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。最核心的概念就是正确性。正确性的含义是，某个类的行为与其规范完全一致。

就像你要设计一道菜，那么组成这道菜的食材和调料一定是可控的，即你能确切的描述对这些食材和调料操作的结果，比如放油菜会香，放盐菜会咸，并且知道菜快熟时再放盐，只有对构成这道菜的所有元素都清楚明晰，设计出的菜才符合设想。设计程序时也一样，只有使用的各个变量和函数是可控的，设计出的程序才能按照设计运行。而多线程的使用，可能会使得组成程序的某些变量和行为变得 不可控 。

3.2 为什么多线程会带来线程安全性问题

要阐明线程安全性问题需要深入到JAVA内存模型，这里暂时不引入，这里用两个生活中的例子来阐述线程安全性问题的本质（原子性问题和可见性问题）。

【例1 】以炒菜为例。其中有个操作是放盐，放盐的操作可分解为三个步骤“找到盐罐→检查盐罐装的是盐→菜快熟的时候将盐倒入菜中”。如果只有一个人在使用盐罐，那么不会有什么问题。但是，如果在你“检查盐罐中装的是盐”之后，将盐倒入菜中之前，另一个人拿走了盐罐，装了三氯氰胺奶粉，然后将盐罐放回。这个调换过程你并不知道，最后你将调换过的三氯氰胺奶粉倒入了菜中，结果可想而知。这就是线程安全性问题的 原子性问题 。

从内存模型理解原子性问题： juejin.im/post/5d7760…

【例2 】以A和B协作煮米饭为例。有三个房间（厨房、控火室、观察室），厨房有个锅煮着米饭（锅上有张纸写着“已熟”或者“未熟”），A在控火室负责关火（当看到锅上的纸写着“已熟”时关火），B在观察室负责观察米的状态并修改锅上贴纸的状态字（已熟/未熟）；A和B不在一个房间，无法直接交流；B隔一会观察下锅里的米，如果米熟了就在一张纸上写“已熟”，未熟就写“未熟”，B很忙，写完字后将纸贴在了自己门上，未贴在厨房的锅上。最终结果是，A看到锅上的状态字一直是“未熟”，所以不关火，最终米饭糊了。这就是 可见性问题 。

从内存模型理解可见性问题： juejin.im/post/5d7760…