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Java線程安全與非線程安全解析

更新時(shí)間：2017年10月11日 16:16:32 作者：CoolRandy

這篇文章主要介紹了Java線程安全與非線程安全解析，涉及非線程安全現(xiàn)象模擬以及線程安全的實(shí)現(xiàn)等相關(guān)內(nèi)容，需要的朋友可以參考，一起交流學(xué)習(xí)。

ArrayList和Vector有什么區(qū)別？HashMap和HashTable有什么區(qū)別？StringBuilder和StringBuffer有什么區(qū)別？這些都是Java面試中常見(jiàn)的基礎(chǔ)問(wèn)題。面對(duì)這樣的問(wèn)題，回答是：ArrayList是非線程安全的，Vector是線程安全的；HashMap是非線程安全的，HashTable是線程安全的；StringBuilder是非線程安全的，StringBuffer是線程安全的。因?yàn)檫@是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫(xiě)的。此時(shí)如果繼續(xù)問(wèn)：什么是線程安全？線程安全和非線程安全有什么區(qū)別？分別在什么情況下使用？這樣一連串的問(wèn)題，一口老血就噴出來(lái)了…

非線程安全的現(xiàn)象模擬

這里就使用ArrayList和Vector二者來(lái)說(shuō)明。

下面的代碼，在主線程中new了一個(gè)非線程安全的ArrayList，然后開(kāi)1000個(gè)線程分別向這個(gè)ArrayList里面添加元素，每個(gè)線程添加100個(gè)元素，等所有線程執(zhí)行完成后，這個(gè)ArrayList的size應(yīng)該是多少？應(yīng)該是100000個(gè)？

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 進(jìn)行10次測(cè)試 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 用來(lái)測(cè)試的List 
    List<Object> list = new ArrayList<Object>(); 
    // 線程數(shù)量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用來(lái)讓主線程等待threadCount個(gè)子線程執(zhí)行完畢 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 啟動(dòng)threadCount個(gè)子線程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主線程等待所有子線程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)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() 
  { 
    // 每個(gè)線程向List中添加100個(gè)元素 
    for(int i = 0; i < 100; i++) 
    { 
      list.add(new Object()); 
    } 
    // 完成一個(gè)子線程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
}

上面進(jìn)行了10次測(cè)試（為什么要測(cè)試10次？因?yàn)榉蔷€程安全并不是每次都會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題）。

輸出結(jié)果：

上面的輸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并不是每次測(cè)試結(jié)果都是100000，有好幾次測(cè)試最后ArrayList的size小于100000，甚至?xí)r不時(shí)會(huì)拋出個(gè)IndexOutOfBoundsException異常。（如果沒(méi)有這個(gè)現(xiàn)象可以多試幾次）

這就是非線程安全帶來(lái)的問(wèn)題了。上面的代碼如果用于生產(chǎn)環(huán)境，就會(huì)有隱患就會(huì)有BUG了。

再用線程安全的Vector來(lái)進(jìn)行測(cè)試，上面代碼改變一處，test()方法中

List<Object> list = new ArrayList<Object>();

改成

List<Object> list = new Vector<Object>();

再運(yùn)行程序。

輸出結(jié)果：

再多跑幾次，發(fā)現(xiàn)都是100000，沒(méi)有任何問(wèn)題。因?yàn)閂ector是線程安全的，在多線程操作同一個(gè)Vector對(duì)象時(shí)，不會(huì)有任何問(wèn)題。

再換成LinkedList試試，同樣還會(huì)出現(xiàn)ArrayList類(lèi)似的問(wèn)題，因?yàn)長(zhǎng)inkedList也是非線程安全的。

二者如何取舍

非線程安全是指多線程操作同一個(gè)對(duì)象可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而線程安全則是多線程操作同一個(gè)對(duì)象不會(huì)有問(wèn)題。

線程安全必須要使用很多synchronized關(guān)鍵字來(lái)同步控制，所以必然會(huì)導(dǎo)致性能的降低。

所以在使用的時(shí)候，如果是多個(gè)線程操作同一個(gè)對(duì)象，那么使用線程安全的Vector；否則，就使用效率更高的ArrayList。

非線程安全!=不安全

有人在使用過(guò)程中有一個(gè)不正確的觀點(diǎn)：我的程序是多線程的，不能使用ArrayList要使用Vector，這樣才安全。

非線程安全并不是多線程環(huán)境下就不能使用。注意我上面有說(shuō)到：多線程操作同一個(gè)對(duì)象。注意是同一個(gè)對(duì)象。比如最上面那個(gè)模擬，就是在主線程中new的一個(gè)ArrayList然后多個(gè)線程操作同一個(gè)ArrayList對(duì)象。

如果是每個(gè)線程中new一個(gè)ArrayList，而這個(gè)ArrayList只在這一個(gè)線程中使用，那么肯定是沒(méi)問(wèn)題的。

線程安全的實(shí)現(xiàn)

線程安全是通過(guò)線程同步控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是synchronized關(guān)鍵字。

在這里，我用代碼分別實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非線程安全的計(jì)數(shù)器和線程安全的計(jì)數(shù)器Counter，并對(duì)他們分別進(jìn)行了多線程測(cè)試。

非線程安全的計(jì)數(shù)器：

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 進(jìn)行10次測(cè)試 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 計(jì)數(shù)器 
    Counter counter = new Counter(); 
    // 線程數(shù)量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用來(lái)讓主線程等待threadCount個(gè)子線程執(zhí)行完畢 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 啟動(dòng)threadCount個(gè)子線程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主線程等待所有子線程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)行 
      countDownLatch.await(); 
    } 
    catch (InterruptedException e) 
    { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
    // 計(jì)數(shù)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() 
  { 
    // 每個(gè)線程向Counter中進(jìn)行10000次累加 
    for(int i = 0; i < 10000; i++) 
    { 
      counter.addCount(); 
    } 
    // 完成一個(gè)子線程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
} 
class Counter 
{ 
  private int count = 0; 
  public int getCount() 
  { 
    return count; 
  } 
  public void addCount() 
  { 
    count++; 
  } 
}

上面的測(cè)試代碼中，開(kāi)啟1000個(gè)線程，每個(gè)線程對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行10000次累加，最終輸出結(jié)果應(yīng)該是10000000。

但是上面代碼中的Counter未進(jìn)行同步控制，所以非線程安全。

輸出結(jié)果：

稍加修改，把Counter改成線程安全的計(jì)數(shù)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，就成為一個(gè)線程安全的計(jì)數(shù)器了。再執(zhí)行程序。

輸出結(jié)果：

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于Java線程安全與非線程安全解析的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以參閱：Java線程安全基礎(chǔ)概念解析、Java多線程ForkJoinPool實(shí)例詳解、淺談Java多線程處理中Future的妙用（附源碼）等，有什么問(wèn)題可以隨時(shí)留言，歡迎大家交流討論。

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