Java多线程（三）：线程安全问题与解决方法
Python编程学习，学习内容包含：语法、正则、文件、 网络、多线程等常用库，推荐《Python核心编程》，不要看完；在实际的渗透测试过程中，面对复杂多变的网络环境，当常用工具不能满足实际需求的时候，往往需要对现有工具进行扩展，或者编写符合我们要求的工具、自动化脚本，这个时候就需要具备一定的编程能力。恭喜你，如果学到这里，你基本可以从事一份网络安全相关的工作，比如渗透测试、Web 渗透、安全服务、
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如何自学黑客&网络安全
黑客零基础入门学习路线&规划
初级黑客
1、网络安全理论知识（2天）
①了解行业相关背景，前景，确定发展方向。
②学习网络安全相关法律法规。
③网络安全运营的概念。
④等保简介、等保规定、流程和规范。（非常重要）
2、渗透测试基础（一周）
①渗透测试的流程、分类、标准
②信息收集技术：主动/被动信息搜集、Nmap工具、Google Hacking
③漏洞扫描、漏洞利用、原理，利用方法、工具（MSF）、绕过IDS和反病毒侦察
④主机攻防演练：MS17-010、MS08-067、MS10-046、MS12-20等
3、操作系统基础（一周）
①Windows系统常见功能和命令
②Kali Linux系统常见功能和命令
③操作系统安全（系统入侵排查/系统加固基础）
4、计算机网络基础（一周）
①计算机网络基础、协议和架构
②网络通信原理、OSI模型、数据转发流程
③常见协议解析（HTTP、TCP/IP、ARP等）
④网络攻击技术与网络安全防御技术
⑤Web漏洞原理与防御：主动/被动攻击、DDOS攻击、CVE漏洞复现
5、数据库基础操作（2天）
①数据库基础
②SQL语言基础
③数据库安全加固
6、Web渗透（1周）
①HTML、CSS和JavaScript简介
②OWASP Top10
③Web漏洞扫描工具
④Web渗透工具：Nmap、BurpSuite、SQLMap、其他（菜刀、漏扫等）
恭喜你，如果学到这里，你基本可以从事一份网络安全相关的工作，比如渗透测试、Web 渗透、安全服务、安全分析等岗位；如果等保模块学的好，还可以从事等保工程师。薪资区间6k-15k
到此为止，大概1个月的时间。你已经成为了一名“脚本小子”。那么你还想往下探索吗？
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7、脚本编程（初级/中级/高级）
在网络安全领域。是否具备编程能力是“脚本小子”和真正黑客的本质区别。在实际的渗透测试过程中，面对复杂多变的网络环境，当常用工具不能满足实际需求的时候，往往需要对现有工具进行扩展，或者编写符合我们要求的工具、自动化脚本，这个时候就需要具备一定的编程能力。在分秒必争的CTF竞赛中，想要高效地使用自制的脚本工具来实现各种目的，更是需要拥有编程能力.
如果你零基础入门，笔者建议选择脚本语言Python/PHP/Go/Java中的一种，对常用库进行编程学习；搭建开发环境和选择IDE,PHP环境推荐Wamp和XAMPP， IDE强烈推荐Sublime；·Python编程学习，学习内容包含：语法、正则、文件、 网络、多线程等常用库，推荐《Python核心编程》，不要看完；·用Python编写漏洞的exp,然后写一个简单的网络爬虫；·PHP基本语法学习并书写一个简单的博客系统；熟悉MVC架构，并试着学习一个PHP框架或者Python框架 (可选)；·了解Bootstrap的布局或者CSS。
8、超级黑客
这部分内容对零基础的同学来说还比较遥远，就不展开细说了，附上学习路线。
网络安全工程师企业级学习路线
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一个人可以走的很快，但一群人才能走的更远！不论你是正从事IT行业的老鸟或是对IT行业感兴趣的新人，都欢迎加入我们的的圈子（技术交流、学习资源、职场吐槽、大厂内推、面试辅导），让我们一起学习成长！
public Counter(int count) {
this.count = count;
}
// ++方法
public int increment() {
int tmp = 0;
for (int i = 0; i < count; i++) {
tmp++;
}
return tmp;
}
// --方法
public int decrement() {
int tmp = 0;
for (int i = 0; i < count; i++) {
tmp--;
}
return tmp;
}
public int getNumber() {
return number;
}
}
static int num1 = 0;
static int num2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter(100000);
Thread thread1 = new Thread(() -> num1 = counter.increment());
Thread thread2 = new Thread(() -> num2 = counter.decrement());
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("最终结果：" + (num1 + num2));
}
}
运行结果：
2.3 非原子性操作
----------
什么是原子性？
我们把一段代码想象成一个房间，每个线程就是要进入这个房间的人。如果没有任何机制保证，A进入房间之后，还没有出来；B 是不是也可以进入房间，打断 A 在房间里的隐私。这个就是不具备原子性的。
⼀条 java 语句不⼀定是原子的，也不一定只是一条指令。
比如刚才我们看到的 n++，其实是由三步操作组成的：
1. 从内存把数据读到 CPU
2. 进行数据更新
3. 把数据写回到 CPU
不保证原子性会给多线程带来什么问题？
如果一个线程正在对一个变量操作，中途其他线程插⼊进来了，如果这个操作被打断了，结果就可能是错误的。这点也和线程的抢占式调度密切相关. 如果线程不是 "抢占" 的, 就算没有原子性, 也问题不大。
2.4 内存可见性问题
-----------
可见性是指, ⼀个线程对共享变量值的修改，能够及时地被其他线程看到。
public class ThreadDemo17 {
private static boolean flag = true;
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
System.out.println("线程1：开始执行" + LocalDateTime.now());
while (flag) {
}
System.out.println("线程1：结束执行" + LocalDateTime.now());
});
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程2：修改flag = false" + LocalDateTime.now());
flag = false;
});
thread2.start();
}
}
运行结果：
可以看到，线程2将flag修改为false,线程1始终未结束执行，这就是内存可见性问题。
2.5 指令重排序
---------
什么是指令重排序？
比如一段代码是这样的：
1. 去前台取下 U 盘
2. 去教室写 10 分钟作业
3. 去前台取下快递
如果是在单线程情况下，JVM、CPU指令集会对其进行优化，比如，按 1->3->2的方式执行，也是没问题，可以少跑一次前台。这种叫做**指令重排序 。**编译器优化的本质是调整代码的执行顺序，在单线程下没问题，但在多线程下容易出现混乱，从而造成线程安全问题。
那么有这么多线程不安全问题，该如何解决呢？
3\. 解决线程不安全问题
=============
3.1 volatile 解决内存可见性和指令重排序问题
----------------------------
volatile 可以解决**内存可见性**和**指令重排序**的问题，代码在**写入 volatile 修饰的变量**的时候：
* 改变线程⼯作内存中volatile变量副本的值；
* 将改变后的副本的值从⼯作内存刷新到主内存。
代码在**读取 volatile 修饰的变量**的时候：
* 从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的⼯作内存中；
* 从⼯作内存中读取volatile变量的副本。
注意 ：直接访问工作内存(实际是 CPU 的寄存器或者 CPU 的缓存), 速度非常快, 但是可能出现数据不⼀致的情况，加上 volatile ，强制读写内存，速度虽然慢了，但是数据变得更准确了。
volatile 演示：
public class ThreadDemo17 {
private volatile static boolean flag = true;
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
System.out.println("线程1：开始执行" + LocalDateTime.now());
while (flag) {
}
System.out.println("线程1：结束执行" + LocalDateTime.now());
});
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程2：修改flag = false" + LocalDateTime.now());
flag = false;
});
thread2.start();
}
}
运行结果：
给之前的代码加上 volatile 之后，线程1接收到了flag的改变，从而结束了执行，解决了内存可见性问题。
**volatile 缺点** ：
volatile 虽然可以解决内存可见性和指令重排序的问题，但是解决不了原子性问题，因此对于 ++ 和 --操作的线程非安全问题依然解决不了，比如以下代码：
public class ThreadDemoVolatile {
static class Counter {
// 变量
private volatile int number = 0;
// 循环次数
private final int MAX_COUNT;
public Counter(int MAX_COUNT) {
this.MAX_COUNT = MAX_COUNT;
}
// ++ 方法
public void increase() {
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number++;
}
}
// -- 方法
public void desc() {
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number--;
}
}
public int getNumber() {
return number;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter(100000);
Thread thread1 = new Thread(counter::increase);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(counter::desc);
thread2.start();
// 等待线程执行完成
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("最终结果：" + counter.getNumber());
}
}
3.2 锁（synchronized 和 lock）
--------------------------
### 3.2.1 synchronized
**synchronized 基本用法：**
1. 修饰静态方法
```
public class ThreadSynchronized {
private static int number = 0;
static class Counter {
// 循环次数
private static final int count = 100000;
// ++方法
public synchronized static void increase() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
number++;
}
}
// --方法
public synchronized static void desc() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
number--;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread(Counter::increase);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(Counter::desc);
thread2.start();
// 等待线程执行完毕
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("执行结果:" + number);
}
}
```
2. 修饰普通⽅法
```
public class ThreadSynchronized2 {
private static int number = 0;
static class Counter {
private static final int count = 100000;
// ++方法
public synchronized void increase() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
number++;
}
}
// --方法
public synchronized void desc() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
number--;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter::increase);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(counter::desc);
thread2.start();
// 等待线程执行完毕
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("最终结果：" + number);
}
}
```
3. 修饰代码块
```
public class ThreadSynchronized3 {
private static int number = 0;
static class Counter {
private static final int count = 100000;
// 自定义锁对象
final Object myLock = new Object();
// ++方法
public void increase() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
synchronized (myLock) {
number++;
}
}
}
// --方法
public void desc() {
for (int i = 0; i < count; i++) {
synchronized (myLock) {
number--;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter::increase);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(counter::desc);
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("最终结果：" + number);
}
}
```
**synchronized 特性：**
**1\. 互斥**。synchronized 会起到互斥效果, 某个线程执行到某个对象的 synchronized 中时, 其他线程如果也执行到同⼀个对象 synchronized 就会 **阻塞等待。**
* **进入** synchronized 修饰的代码块, 相当于 **加锁，**
* **退出** synchronized 修饰的代码块, 相当于 **解锁。**
**2\. 刷新内存。**synchronized 的⼯作过程:
1. 获得互斥锁
2. 从主内存拷贝变量的最新副本到⼯作的内存
3. 执行代码
**先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7**
**深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！**
**因此收集整理了一份《2024年最新网络安全全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友。**
**既有适合小白学习的零基础资料，也有适合3年以上经验的小伙伴深入学习提升的进阶课程，涵盖了95%以上网络安全知识点，真正体系化！**
**需要体系化学习资料的朋友，可以加我V获取：vip204888 （备注网络安全）**
**由于文件比较多，这里只是将部分目录截图出来，全套包含大厂面经、学习笔记、源码讲义、实战项目、大纲路线、讲解视频，并且后续会持续更新**
**[需要这份系统化资料的朋友，可以点击这里获取](https://bbs.csdn.net/topics/618540462)**
ized 修饰的代码块, 相当于 **加锁，**
* **退出** synchronized 修饰的代码块, 相当于 **解锁。**
**2\. 刷新内存。**synchronized 的⼯作过程:
1. 获得互斥锁
2. 从主内存拷贝变量的最新副本到⼯作的内存
3. 执行代码
**先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7**
**深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！**
**因此收集整理了一份《2024年最新网络安全全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友。**
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[外链图片转存中...(img-U48o74qJ-1715864621283)]
[外链图片转存中...(img-5UzwZb1S-1715864621284)]
[外链图片转存中...(img-5KEMqqbY-1715864621285)]
[外链图片转存中...(img-t7yaiQr1-1715864621285)]
**既有适合小白学习的零基础资料，也有适合3年以上经验的小伙伴深入学习提升的进阶课程，涵盖了95%以上网络安全知识点，真正体系化！**
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