「java官网线程安全」实现线程安全

今天给各位分享java官网线程安全的知识，其中也会对实现线程安全进行解释，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、请简要说明java中线程安全是怎么回事？
• 2、Java中所说的线程安全是指什么？
• 3、java中的线程安全是什么？什么叫线程安全？什么叫不安全？
• 4、Java中如何保证线程安全性
• 5、Java的List如何实现线程安全？
• 6、如何确保Java线程安全？

请简要说明java中线程安全是怎么回事？

如果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。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，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说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我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起的。

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。

比如一个 ArrayList 类，在添加一个元素的时候，它可能会有两步来完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

在单线程运行的情况下，如果 Size = 0，添加一个元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1；

而如果是在多线程情况下，比如有两个线程，线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停，线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素，因为此时 Size 仍然等于 0 （注意哦，我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦，而线程A仅仅完成了步骤1），所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行，都增加 Size 的值。

那好，现在我们来看看 ArrayList 的情况，元素实际上只有一个，存放在位置 0，而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。

编辑本段线程安全性类要成为线程安全的，首先必须在单线程环境中有正确的行为。如果一个类实现正确(这是说它符合规格说明的另一种方式)，那么没有一种对这个类的对象的操作序列(读或者写公共字段以及调用公共方法)可以让对象处于无效状态，观察到对象处于无效状态、或者违反类的任何不可变量、前置条件或者后置条件的情况。

此外，一个类要成为线程安全的，在被多个线程访问时，不管运行时环境执行这些线程有什么样的时序安排或者交错，它必须仍然有如上所述的正确行为，并且在调用的代码中没有任何额外的同步。其效果就是，在所有线程看来，对于线程安全对象的操作是以固定的、全局一致的顺序发生的。

正确性与线程安全性之间的关系非常类似于在描述 ACID(原子性、一致性、独立性和持久性)事务时使用的一致性与独立性之间的关系：从特定线程的角度看，由不同线程所执行的对象操作是先后(虽然顺序不定)而不是并行执行的。

线程安全性不是一个非真即假的命题。 Vector 的方法都是同步的，并且 Vector 明确地设计为在多线程环境中工作。但是它的线程安全性是有限制的，即在某些方法之间有状态依赖(类似地，如果在迭代过程中 Vector 被其他线程修改，那么由 Vector.iterator() 返回的 iterator会抛出ConcurrentModifiicationException)。

对于 Java 类中常见的线程安全性级别，没有一种分类系统可被广泛接受，不过重要的是在编写类时尽量记录下它们的线程安全行为。

Bloch 给出了描述五类线程安全性的分类方法：不可变、线程安全、有条件线程安全、线程兼容和线程对立。只要明确地记录下线程安全特性，那么您是否使用这种系统都没关系。这种系统有其局限性 -- 各类之间的界线不是百分之百地明确，而且有些情况它没照顾到 -- 但是这套系统是一个很好的起点。这种分类系统的核心是调用者是否可以或者必须用外部同步包围操作(或者一系列操作)。下面几节分别描述了线程安全性的这五种类别。不可变不可变的对象一定是线程安全的，并且永远也不需要额外的同步[1]。因为一个不可变的对象只要构建正确，其外部可见状态永远也不会改变，永远也不会看到它处于不一致的状态。Java 类库中大多数基本数值类如 Integer 、 String 和 BigInteger 都是不可变的。线程安全线程安全的对象具有在上面“线程安全”一节中描述的属性 -- 由类的规格说明所规定的约束在对象被多个线程访问时仍然有效，不管运行时环境如何排列，线程都不需要任何额外的同步。这种线程安全性保证是很严格的 -- 许多类，如 Hashtable 或者 Vector 都不能满足这种严格的定义。有条件的线程安全有条件的线程安全类对于单独的操作可以是线程安全的，但是某些操作序列可能需要外部同步。条件线程安全的最常见的例子是遍历由 Hashtable 或者 Vector 或者返回的迭代器 -- 由这些类返回的 fail-fast 迭代器假定在迭代器进行遍历的时候底层集合不会有变化。为了保证其他线程不会在遍历的时候改变集合，进行迭代的线程应该确保它是独占性地访问集合以实现遍历的完整性。通常，独占性的访问是由对锁的同步保证的 -- 并且类的文档应该说明是哪个锁(通常是对象的内部监视器(intrinsic monitor))。

如果对一个有条件线程安全类进行记录，那么您应该不仅要记录它是有条件线程安全的，而且还要记录必须防止哪些操作序列的并发访问。用户可以合理地假设其他操作序列不需要任何额外的同步。线程兼容线程兼容类不是线程安全的，但是可以通过正确使用同步而在并发环境中安全地使用。这可能意味着用一个 synchronized 块包围每一个方法调用，或者创建一个包装器对象，其中每一个方法都是同步的(就像 Collections.synchronizedList() 一样)。也可能意味着用 synchronized 块包围某些操作序列。为了最大程度地利用线程兼容类，如果所有调用都使用同一个块，那么就不应该要求调用者对该块同步。这样做会使线程兼容的对象作为变量实例包含在其他线程安全的对象中，从而可以利用其所有者对象的同步。

许多常见的类是线程兼容的，如集合类 ArrayList 和 HashMap 、 java.text.SimpleDateFormat 、或者 JDBC 类 Connection 和 ResultSet 。线程对立线程对立类是那些不管是否调用了外部同步都不能在并发使用时安全地呈现的类。线程对立很少见，当类修改静态数据，而静态数据会影响在其他线程中执行的其他类的行为，这时通常会出现线程对立。线程对立类的一个例子是调用 System.setOut() 的类。

Java中所说的线程安全是指什么？

关于线程安全，是指当多个线程访问同一个变量时，该变量不会因为多线程访问产生意想不到的问题，为了避免多线程访问的不可预知的问题，对于程序中多线程能访问到的变量要加锁，即加synchronized，放在同步块中，或者对改变该变量值的方法加synchronized限制。当然jdk中自带的一些类本身就实现了该机制，本身就是线程安全的，比如StringBuffer，Vector等。

java中的线程安全是什么？什么叫线程安全？什么叫不安全？

java中的线程安全是什么：

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，其他的不能再对他进行操作了，必须等到这次访问结束以后才能对这个线程安全的方法进行访问

什么叫线程安全：

如果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。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，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说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我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起的。

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。

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。

如何确保Java线程安全？

在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步，使用原子类(atomicconcurrentclasses)，实现并发锁，使用volatile关键字，使用不变类和线程安全类。

关于java官网线程安全和实现线程安全的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。