多线程之 线程安全与非线程安全

Posted 2020-06-13

 

　　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。

　　此时如果继续问：什么是线程安全？线程安全和非线程安全有什么区别？分别在什么情况下使用？

线程安全：

　　当多个线程类并发操作某类的某个方法，(在该方法内部)来修改这个类的某个成员变量的值，不会出错，则我们就说，该的这个方法是线程安全的。

　　某类的某方法是否线程安全的关键是：

　　(1) 该方法是否修改该类的成员变量;

　　(2) 是否给该方法加锁(是否用synchronized关键字修饰）。 

线程不安全：

　　当多个线程类并发操作某类的某个方法，(在该方法内部)来修改这个类的某个成员变量的值，很容易就会发生错误，故我们就说，这个方法是线程不安全的。如果要把这个方法变成线程安全的，则用 synchronized关键字来修饰该方法即可。

 　　注：用 synchronized关键字修饰方法，会导致加锁，虽然可以使该方法线程安全，但是会极大的降低该方法的执行效率，故要慎用该关键字。

　　

 

线程安全：

　　多个线程(类)同时执行同一段代码,就可能出现安全问题。

　　看下面的代码，来理解线程安全 

　　public Double pi() {   
　　　　int a = 22;   
　　　　int b = 7;   
　　　　return new Double(a / b);   
　　}  

　　现在在执行这个方法时，每一个线程都有自己的独立的栈区。当线程进入到方法执行断的时候，一个方法变量在方法代码段中被创建，并保存在线程的栈区(静态方法也放在这里)。不同线程执行这段代码时，会有不同的a/b变量。所以这里是线程安全的，因为没有数据共享。 

　　考虑下面的例子，多线程情况下只执行一次并可以重用结果： 

　　private Double pi = null;   
　　public Double pi() {   
　　　　if (pi == null) {   
　　　　　　pi = new Double(22 / 7);   
　　　　}   
　　　　return pi;   
　　}   

　　这个地方虽然优化了，但可惜他不是线程安全的。 

　　两个线程并发执行的时候同时进入到pi==null这个位置，这样可能会new出一个脏的数据. 

 

　　Consider this example which uses ThreadLocal to make the method pi() again thread-safe while still offering performance gains:  

　　private static ThreadLocal pi = new ThreadLocal();   
　　public Double pi() {   
　　　　if (pi.get() == null) {   
　　　　　　pi.set(new Double(22 / 7));   
　　　　}     
　　　　return (Double)pi.get();   
　　}  
　　ThreadLocal类封装了任何类型对象，并把它绑定到当前线程。线程执行pi()方法的时候，实例pi返回的是当前线程的对象。这样的调用是线程安全的。 
　　Writing thread-safe code requires you to be careful when using instance variables or static variables, especially when you are modifying objects that may be used by other threads.   

 

　　用 ArrayList还是 Vector，二者如何取舍? 

　　线程安全：指多线程操作同一个对象的某方法，修改该类的成员变量时，不会出现错误。 

　　非线程安全：指多线程操作同一个对象的某方法，修改该类的成员变量时，可能会出现错误。 

　　线程安全必须要使用很多synchronized关键字来同步控制，所以必然会导致性能的降低。 

　　所以在使用的时候，如果是多个线程操作同一个对象，那么使用线程安全的Vector；否则，就使用效率更高的ArrayList。

 

非线程安全!=不安全 

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

　　非线程安全并不是多线程环境下就不能使用。注意上面有说到：多线程操作同一个对象。注意是同一个对象 

　　比如最上面那个模拟，就是在主线程中new的一个ArrayList然后多个线程操作同一个ArrayList对象，就会有安全问题。 

　　如果是每个线程中new一个ArrayList，而这个ArrayList只在这一个线程中使用，那么肯定是没安全问题的。

 

总结： 

　　若多个线程同时修改某个外部传来的对象的成员变量，很容易就会出现错误，我们称之为线程不安全。(该类的这个方法是线程不安全的。若要线程安全，用synchronized关键字修饰即可)。