JAVA中的线程安全与非线程安全

时间 2019-11-12

标签 java 线程安全栏目 Java 繁體版

原文原文链接

就是线程同步的意思，就是当一个程序对一个线程安全的方法或者语句进行访问的时候，其余的不能再对他进行操做了，必须等到此次访问结束之后才能对这个线程安全的方法进行访问
什么叫线程安全：
若是你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。若是每次运行结果和单线程运行的结果是同样的，并且其余的变量的值也和预期的是同样的，
就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来讲是原子操做或者多个线程之间的切换不会致使该接口的执行结果存在二义性,也就是说咱们不用考虑同步的问题。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引发的。
若每一个线程中对全局变量、静态变量只有读操做，而无写操做，通常来讲，这个全局变量是线程安全的；如有多个线程同时执行写操做，通常都须要考虑线程同步，不然就可能影响线程安全。

存在竞争的线程不安全，不存在竞争的线程就是安全的面试

转自http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832安全

线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其余线程不能进行访问直到该线程读取完，其余线程才可以使用。不会出现数据不一致或者数据污染。markdown

线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程前后更改数据形成所获得的数据是脏数据多线程

ArrayList和Vector有什么区别？HashMap和HashTable有什么区别？StringBuilder和StringBuffer有什么区别？这些都是Java面试中常见的基础问题。面对这样的问题，回答是：ArrayList是非线程安全的，Vector是线程安全的；HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的；StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。由于这是昨晚刚背的《Java面试题大全》上面写的。此时若是继续问：什么是线程安全？线程安全和非线程安全有什么区别？分别在什么状况下使用？这样一连串的问题，一口老血就喷出来了…post

非线程安全的现象模拟性能

这里就使用ArrayList和Vector两者来讲明。测试

下面的代码，在主线程中new了一个非线程安全的ArrayList，而后开1000个线程分别向这个ArrayList里面添加元素，每一个线程添加100个元素，等全部线程执行完成后，这个ArrayList的size应该是多少？应该是100000个？ui

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 进行10次测试
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 用来测试的List
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();

        // 线程数量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 启动threadCount个子线程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主线程等待全部子线程执行完成，再向下执行
            countDownLatch.await();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        // List的size
        System.out.println(list.size());
    }
}

class MyThread implements Runnable
{
    private List<Object> list;

    private CountDownLatch countDownLatch;

    public MyThread(List<Object> list, CountDownLatch countDownLatch)
    {
        this.list = list;
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    public void run()
    {
        // 每一个线程向List中添加100个元素
        for(int i = 0; i < 100; i++)
        {
            list.add(new Object());
        }

        // 完成一个子线程
        countDownLatch.countDown();
    }
}

上面进行了10次测试（为何要测试10次？由于非线程安全并非每次都会致使问题）。
输出结果：this

99946spa

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的输出结果发现，并非每次测试结果都是100000，有好几回测试最后ArrayList的size小于100000，甚至时不时会抛出个IndexOutOfBoundsException异常。（若是没有这个现象能够多试几回）
这就是非线程安全带来的问题了。上面的代码若是用于生产环境，就会有隐患就会有BUG了。

再用线程安全的Vector来进行测试，上面代码改变一处，test()方法中
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
改成
List<Object> list = new Vector<Object>();

再运行程序。

输出结果：

100000

再多跑几回，发现都是100000，没有任何问题。由于Vector是线程安全的，在多线程操做同一个Vector对象时，不会有任何问题。

再换成LinkedList试试，一样还会出现ArrayList相似的问题，由于LinkedList也是非线程安全的。

两者如何取舍

非线程安全是指多线程操做同一个对象可能会出现问题。而线程安全则是多线程操做同一个对象不会有问题。

线程安全必需要使用不少synchronized关键字来同步控制，因此必然会致使性能的下降。

因此在使用的时候，若是是多个线程操做同一个对象，那么使用线程安全的Vector；不然，就使用效率更高的ArrayList。

非线程安全!=不安全

有人在使用过程当中有一个不正确的观点：个人程序是多线程的，不能使用ArrayList要使用Vector，这样才安全。

非线程安全并非多线程环境下就不能使用。注意我上面有说到：多线程操做同一个对象。注意是同一个对象。好比最上面那个模拟，就是在主线程中new的一个ArrayList而后多个线程操做同一个ArrayList对象。

若是是每一个线程中new一个ArrayList，而这个ArrayList只在这一个线程中使用，那么确定是没问题的。

线程安全的实现

线程安全是经过线程同步控制来实现的，也就是synchronized关键字。

在这里，我用代码分别实现了一个非线程安全的计数器和线程安全的计数器Counter，并对他们分别进行了多线程测试。

非线程安全的计数器：

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 进行10次测试
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 计数器
        Counter counter = new Counter();

        // 线程数量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 启动threadCount个子线程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主线程等待全部子线程执行完成，再向下执行
            countDownLatch.await();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        // 计数器的值
        System.out.println(counter.getCount());
    }
}

class MyThread implements Runnable
{
    private Counter counter;

    private CountDownLatch countDownLatch;

    public MyThread(Counter counter, CountDownLatch countDownLatch)
    {
        this.counter = counter;
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    public void run()
    {
        // 每一个线程向Counter中进行10000次累加
        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            counter.addCount();
        }

        // 完成一个子线程
        countDownLatch.countDown();
    }
}

class Counter
{
    private int count = 0;

    public int getCount()
    {
        return count;
    }

    public void addCount()
    {
        count++;
    }
}

上面的测试代码中，开启1000个线程，每一个线程对计数器进行10000次累加，最终输出结果应该是10000000。

可是上面代码中的Counter未进行同步控制，因此非线程安全。

输出结果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改，把Counter改为线程安全的计数器：

class Counter
{
    private int count = 0;

    public int getCount()
    {
        return count;
    }

    public synchronized void addCount()
    {
        count++;
    }
}

上面只是在addCount()方法中加上了synchronized同步控制，就成为一个线程安全的计数器了。再执行程序。

输出结果：

10000000