「java多线程安全」java多线程安全问题的解决方案

今天给各位分享java多线程安全的知识，其中也会对java多线程安全问题的解决方案进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
• 2、java 多线程中对象怎么保证线程安全
• 3、北大青鸟java培训：关于线程安全问题分析？
• 4、Java的List如何实现线程安全？
• 5、Java中如何保证线程安全性

java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

2.1.读一致性

Java 中针对上述“读不安全”的问题提供了关键字 volatile 来解决问题，被 volatile 修饰的成员变量，在内容发生更改的时候，会通知所有线程去主内存更新最新的值，这样就解决了读不安全的问题，实现了读一致性。

但是，读一致性是无法解决写一致性的，虽然能够使得每个线程都能及时获取到最新的值，但是1.1中的写一致性问题还是会存在。

既然如此，Java 为啥还要提供 volatile 关键字呢？这并非多余的存在，在某些场景下只需要读一致性的话，这个关键字就能够满足需求而且性能相对还不错，因为其他的能够保证“读写”都一直的办法，多多少少存在一些牺牲。

2.2.写一致性

Java 提供了三种方式来保证读写一致性，分别是互斥锁、自旋锁、线程隔离。

2.2.1.互斥锁

互斥锁只是一个锁概念，在其他场景也叫做独占锁、悲观锁等，其实就是一个意思。它是指线程之间是互斥的，某一个线程获取了某个资源的锁，那么其他线程就只能睡眠等待。

在 Java 中互斥锁的实现一般叫做同步线程锁，关键字 synchronized，它锁住的范围是它修饰的作用域，锁住的对象是：当前对象（对象锁）或类的全部对象（类锁）——锁释放前，其他线程必将阻塞，保证锁住范围内的操作是原子性的，而且读取的数据不存在一致性问题。

对象锁：当它修饰方法、代码块时，将会锁住当前对象

类锁：修饰类、静态方法时，则是锁住类的所有对象

注意： 锁住的永远是对象，锁住的范围永远是 synchronized 关键字后面的花括号划定的代码域。

2.2.2.自旋锁

自旋锁也只是一个锁概念，在其他场景也叫做乐观锁等。

自旋锁本质上是不加锁，而是通过对比旧数据来决定是否更新：

java 多线程中对象怎么保证线程安全

java中，线程安全的解决方法或过程：

1.如果对象是immutable，则是线程安全的，例如:String，可以放心使用。

2. 如果对象是线程安全的，则放心使用。

3.有条件线程安全，对于Vector和Hashtable一般情况下是线程安全的，但是对于某些特殊情况，需要通过额外的synchronized保证线程安全。

4.使用synchronized关键字。

北大青鸟java培训：关于线程安全问题分析？

在学习java编程开发语言的过程中，我们掌握了线程与线程池等相关技术知识。

今天，北大青鸟重庆计算机学院就关于线程安全问题给大家做一个简单的说明和介绍，一起来了解一下吧。

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。

什么时候考虑到线程安全：一个对象是否需要线程安全，取决于该对象是否被多线程访问。

这指的是程序中访问对象的方式，而不是对象要实现的功能。

要使得对象是线程安全的，要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。

Java常用的同步机制是Synchronized，还包括volatile类型的变量，显示锁以及原子变量。

在多个线程中，当它们同时访问同个类时，每次执行的结果和单线程结果一致，且变量值跟预期一致，这个类则是线程安全的。

锁的特性锁机制的两种特性：互斥性：即同一时间只允许一个线程持有某个对象的锁，通过这种特性来实现多线程中的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需同步的代码块(复合操作)进行访问。

互斥性我们也往往称为操作的原子性。

可见性：必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的，否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作从而引起不一致。

挂起、休眠、阻塞和非阻塞挂起：当线程被挂起时，其会失去CPU的使用时间，直到被其他线程(用户线程或调试线程)唤醒。

休眠：同样是会失去CPU的使用时间，但是在过了指定的休眠时间之后，它会自动激活，无需唤醒(整个唤醒表面看是自动的，但实际上也得有守护线程去唤醒，只是不需编程者手动干预)。

阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程被挂起，直到满足可操作的条件。

非阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程不是被挂起等待，而是继续执行其余事情，等待条件满足了后，收到了通知(同样是守护线程去做)再执行。

Java的List如何实现线程安全？

Java的List如何实现线程安全？

Collections.synchronizedList(names);效率最高，线程安全

Java的List是我们平时很常用的集合，线程安全对于高并发的场景也十分的重要，那么List如何才能实现线程安全呢 ？

加锁

首先大家会想到用Vector，这里我们就不讨论了，首先讨论的是加锁，例如下面的代码

public class Synchronized{

private ListString  names = new LinkedList();

public synchronized void addName(String name ){

names.add("abc");

}

public String getName(Integer index){

Lock lock =new ReentrantLock();

lock.lock();

try {

return names.get(index);

}catch (Exception e){

e.printStackTrace();

}

finally {

lock.unlock();

}

return null;

}

}

synchronized一加，或者使用lock 可以实现线程安全，但是这样的List要是很多个，代码量会大大增加。

java自带类

在java中我找到自带有两种方法

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWrite 写入时复制，它使一个List同步的替代品，通常情况下提供了更好的并发性，并且避免了再迭代时候对容器的加锁和复制。通常更适合用于迭代，在多插入的情况下由于多次的复制性能会一定的下降。

下面是add方法的源代码

 public boolean add(E e) {

final ReentrantLock lock = this.lock; // 加锁 只允许获得锁的线程访问

lock.lock();

try {

Object[] elements = getArray();

int len = elements.length;

// 创建个长度加1的数组并复制过去

Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);

newElements[len] = e; // 赋值

setArray(newElements); // 设置内部的数组

return true;

} finally {

lock.unlock();

}

}

Collections.synchronizedList

Collections中有许多这个系列的方法例如

主要是利用了装饰者模式对传入的集合进行调用 Collotions中有内部类SynchronizedList

static class SynchronizedListE

extends SynchronizedCollectionE

implements ListE {

private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

final ListE list;

SynchronizedList(ListE list) {

super(list);

this.list = list;

}

public E get(int index) {

synchronized (mutex) {return list.get(index);}

}

public E set(int index, E element) {

synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}

}

public void add(int index, E element) {

synchronized (mutex) {list.add(index, element);}

}

public E remove(int index) {

synchronized (mutex) {return list.remove(index);}

}

static class SynchronizedCollectionE implements CollectionE, Serializable {

private static final long serialVersionUID = 3053995032091335093L;

final CollectionE c;  // Backing Collection

final Object mutex;     // Object on which to synchronize

这里上面的mutex就是锁的对象 在构建时候可以指定锁的对象 主要使用synchronize关键字实现线程安全

 /**

* @serial include

*/

static class SynchronizedListE

extends SynchronizedCollectionE

implements ListE {

private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

final ListE list;

SynchronizedList(ListE list) {

super(list);

this.list = list;

}

SynchronizedList(ListE list, Object mutex) {

super(list, mutex);

this.list = list;

}

这里只是列举SynchronizedList ，其他类类似，可以看下源码了解下。

测试

public class Main {

public static void main(String[] args) {

ListString names = new LinkedList();

names.add("sub");

names.add("jobs");

// 同步方法1 内部使用lock

long a = System.currentTimeMillis();

ListString strings = new CopyOnWriteArrayList(names);

for (int i = 0; i 100000; i++) {

strings.add("param1");

}

long b = System.currentTimeMillis();

// 同步方法2 装饰器模式使用 synchronized

ListString synchronizedList = Collections.synchronizedList(names);

for (int i = 0; i 100000; i++) {

synchronizedList.add("param2");

}

long c = System.currentTimeMillis();

System.out.println("CopyOnWriteArrayList time == "+(b-a));

System.out.println("Collections.synchronizedList time == "+(c-b));

}

}

两者内部使用的方法都不一样，CopyOnWriteArrayList内部是使用lock进行加锁解锁完成单线程访问，synchronizedList使用的是synchronize

进行了100000次添加后时间对比如下：

可以看出来还是使用了synchronize的集合工具类在添加方面更加快一些，其他方法这里篇幅关系就不测试了，大家有兴趣去试一下。

Java中如何保证线程安全性

并发（concurrency）一个并不陌生的词，简单来说，就是cpu在同一时刻执行多个任务。

而Java并发则由多线程实现的。

在jvm的世界里，线程就像不相干的平行空间，串行在虚拟机中。（当然这是比较笼统的说法，线程之间是可以交互的，他们也不一定是串行。）

多线程的存在就是压榨cpu，提高程序性能，还能减少一定的设计复杂度（用现实的时间思维设计程序）。

这么说来似乎线程就是传说中的银弹了，可事实告诉我们真正的银弹并不存在。

多线程会引出很多难以避免的问题， 如死锁，脏数据，线程管理的额外开销，等等。更大大增加了程序设计的复杂度。

但他的优点依旧不可替代。

死锁和脏数据就是典型的线程安全问题。

简单来说，线程安全就是： 在多线程环境中，能永远保证程序的正确性。

只有存在共享数据时才需要考虑线程安全问题。

java内存区域：

其中， 方法区和堆就是主要的线程共享区域。那么就是说共享对象只可能是类的属性域或静态域。

了解了线程安全问题的一些基本概念后， 我们就来说说如何解决线程安全问题。我们来从一个简单的servlet示例来分析：

public class ReqCounterServlet extends HttpServlet{    private int count = 0;

public void doGet(HttpServletRequest request,

HttpServletResponse response) throws IOException, ServletException {

count++;

System.out.print("当前已达到的请求数为" + count);

}

public void doPost(HttpServletRequest request,

HttpServletResponse response) throws IOException, ServletException {        // ignore    }

}

1. 了解业务场景的线程模型

这里的线程模型指的是: 在该业务场景下， 可能出现的线程调用实况。

众所周知，Servlet是被设计为单实例，在请求进入tomcat后，由Connector建立连接，再讲请求分发给内部线程池中的Processor，

此时Servlet就处于一个多线程环境。即如果存在几个请求同时访问某个servlet，就可能会有几个线程同时访问该servlet对象。如图：

线程模型，如果简单的话，就在脑海模拟一下就好了，复杂的话就可以用纸笔或其他工具画出来。

2. 找出共享对象

这里的共享对象就很明显就是ReqCounterServlet。

3. 分析共享对象的不变性条件

不变性条件，这个名词是在契约式编程的概念中的。不变性条件保证类的状态在任何功能被执行后都保持在一个可接受的状态。

这里可以引申出， 不可变对象是线程安全的。（因为不可变对象就没有不变性条件）

不变性条件则主要由对可变状态的修改与访问构成。

这里的servlet很简单， 不变性条件大致可以归纳为： 每次请求进入时count计数必须加一，且计数必须正确。

在复杂的业务中， 类的不变性条件往往很难考虑周全。设计的世界是险恶的，只能小心谨慎，用测量去证明，最大程度地减少错误出现的几率。

4. 用特定的策略解决线程安全问题。

如何解决的确是该流程的重点。目前分三种方式解决：

第一种，修改线程模型。即不在线程之间共享该状态变量。一般这个改动比较大，需要量力而行。

第二种，将对象变为不可变对象。有时候实现不了。

第三种，就比较通用了，在访问状态变量时使用同步。 synchronized和Lock都可以实现同步。简单点说，就是在你修改或访问可变状态时加锁，独占对象，让其他线程进不来。

这也算是一种线程隔离的办法。（这种方式也有不少缺点，比如说死锁，性能问题等等）

其实有一种更好的办法，就是设计线程安全类。《代码大全》就有提过，问题解决得越早，花费的代价就越小。

是的，在设计时，就考虑线程安全问题会容易的多。

首先考虑该类是否会存在于多线程环境。如果不是，则不考虑线程安全。

然后考虑该类是否能设计为不可变对象，或者事实不可变对象。如果是，则不考虑线程安全

最后，根据流程来设计线程安全类。

设计线程安全类流程：

1、找出构成对象状态的所有变量。

2、找出约束状态变量的不变性条件。

3、建立对象状态的并发访问管理策略。

有两种常用的并发访问管理策略：

1、java监视器模式。  一直使用某一对象的锁来保护某状态。

2、线程安全委托。　 将类的线程安全性委托给某个或多个线程安全的状态变量。（注意多个时，这些变量必须是彼此独立，且不存在相关联的不变性条件。）

java多线程安全的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于java多线程安全问题的解决方案、java多线程安全的信息别忘了在本站进行查找喔。