Java线程安全和非线程安全

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-03-01 08:18 352阅读 0赞

**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，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。

**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先后更改数据造成所得到的数据是脏数据

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。因为这是昨晚刚背的《Java面试题大全》上面写的。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？这样一连串的问题，一口老血就喷出来了…

**非线程安全的现象模拟**

这里就使用ArrayList和Vector二者来说明。

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

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
            {
                // 主线程等待所有子线程执行完成，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（为什么要测试10次？因为非线程安全并不是每次都会导致问题）。  
输出结果：

99946

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的输出结果发现，并不是每次测试结果都是100000，有好几次测试最后ArrayList的size小于100000，甚至时不时会抛出个IndexOutOfBoundsException异常。（如果没有这个现象可以多试几次）

这就是非线程安全带来的问题了。上面的代码如果用于生产环境，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

再多跑几次，发现都是100000，没有任何问题。因为Vector是线程安全的，在多线程操作同一个Vector对象时，不会有任何问题。

再换成LinkedList试试，同样还会出现ArrayList类似的问题，因为LinkedList也是非线程安全的。

**二者如何取舍**

**非线程安全是指多线程操作同一个对象可能会出现问题。**

**线程安全则是多线程操作同一个对象不会有问题。**

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。注意我上面有说到：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。

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，那么肯定是没问题的。

**线程安全的实现**

线程安全是通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
            {
                // 主线程等待所有子线程执行完成，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，每个线程对计数器进行10000次累加，最终输出结果应该是10000000。

但是上面代码中的Counter未进行同步控制，所以非线程安全。

输出结果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改，把Counter改成线程安全的计数器：

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

原文地址：[Java线程安全和非线程安全][Java]

[Java]: https://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832