淺談多線程

多線程

今天主要想講的是線程安全問題，爲什麼多線程情況下會出現線程不安全問題？

什麼是多線程？

可以簡單的理解爲：即就是一個程序中有多個線程在同時執行。
舉例：我們使用 QQ 音樂同時下載多首音樂時，QQ 音樂程序會創建多個線程來下載音樂。

並行

我們先說下串行。關於串行這個很好理解。假設在單線程情況下，我們使用 QQ 音樂來串行的下載 5 首音樂的話，那下載順序和進度就是 A 下載完成了然後下載 B，順序就是 A-B-C-D-E。

那麼我們來談下並行，在多條線程的情況下，QQ 音樂程序是怎麼完成音樂的下載了？多線程情況下，程序會併發的來執行線程裏的下載音樂的任務，從而會無序的完成 5 首音樂的下載。而不是需要等待 A 下載完成才能下載 B，而是幾乎 "同時" 執行下載的。

關於線程安全

在實際的開發過程中，其實我們寫出的代碼可能存在多線程安全問題。比如：2 條線程同時來對數組進行刪除操作，最後導致程序的 crash。

【比如數組 nums = [1,2,3,4,5], 線程 A 獲取 nums 後線程 B 也獲取 nums，然後線程 A 執行 remove(nums[4]), 執行完成後 nums=[1,2,3,4], 然後這個時候 B 也執行執行 remove(nums[4])，導致 crash，因爲數組越界】

舉一個簡單的例子來說明下多線程下存在的安全問題： 

現在有一個 Integer 變量，有 2 個線程分別是線程 A 和線程 B 對其進行加 1 操作，如果不設置鎖的話，會造成以下的問題

  1. 開始的時候，線程 A 讀取 integer 變量爲 17，過了一會兒線程 B 也獲取了 integer 變量，此時值也爲 17；

  2. 然後線程 A 執行加 1 操作，此時 integer 值變爲 18；

  3. 又過了一會兒，線程 B 執行加 1 操作，integer 的值還是 18，因爲線程 B 在第一步獲取的變量值爲 17；

  4. 線程 A 和線程 B 將加 1 後的值 18 進行寫入；

  5. 最後，我們發現寫入的值 18 和預期的值 19 不符，所以結果錯誤。

那如何保證線程安全了？

解決方案：使用線程同步技術**（同步，就是協同步調，按預定的先後次序進行）**
常見的線程同步技術是：**加鎖**

如圖所示：

  1. 線程 A 在獲取 integer 變量時，就 lock 加鎖，這個時候其他的線程就不能獲取 integer 變量了

  2. 線程 A 執行加 1 操作，然後寫入完成後，unlock 解鎖，讓別的線程可以訪問 integer 變量
    線程 B 重複上述操作，從而保證了線程的安全。

總結

這是一個非常簡單的多線程模型，在實際的開發過程中，多線程的情況可能會複雜些。例如：多個線程對數組進行刪除操作，如果不保證線程安全的話，最後可能會導致數組越界然後程序 crash；

當然，多線程其實也不難，因爲我們可以使用鎖的機制來處理線程安全問題，那麼你知道一共有多少種鎖嗎，爲什麼會出現不同種類的鎖嗎？

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/A-vZRik1iarSI7QU4Kzl0g

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