JAVA中的線程安全與非線程安全

轉自http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832

線程安全就是多線程訪問時，採用了加鎖機制，當一個線程訪問該類的某個數據時，進行保護，其餘線程不能進行訪問直到該線程讀取完，其餘線程纔可以使用。不會出現數據不一致或者數據污染。

線程不安全就是不提供數據訪問保護，有可能出現多個線程前後更改數據形成所獲得的數據是髒數據

ArrayList和Vector有什麼區別？HashMap和HashTable有什麼區別？StringBuilder和StringBuffer有什麼區別？這些都是Java面試中常見的基礎問題。面對這樣的問題，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。由於這是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫的。此時若是繼續問：什麼是線程安全？線程安全和非線程安全有什麼區別？分別在什麼狀況下使用？這樣一連串的問題，一口老血就噴出來了…

非線程安全的現象模擬

這裏就使用ArrayList和Vector兩者來講明。

下面的代碼，在主線程中new了一個非線程安全的ArrayList，而後開1000個線程分別向這個ArrayList裏面添加元素，每一個線程添加100個元素，等全部線程執行完成後，這個ArrayList的size應該是多少？應該是100000個？

public class Main { public static void main(String[] args) { // 進行10次測試
        for(int i = 0; i < 10; i++) { test(); } } public static void test() { // 用來測試的List
        List<Object> list = new ArrayList<Object>(); // 線程數量(1000)
        int threadCount = 1000; // 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); // 啓動threadCount個子線程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++) { Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch)); thread.start(); } try { // 主線程等待全部子線程執行完成，再向下執行
            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() { // 每一個線程向List中添加100個元素
        for(int i = 0; i < 100; i++) { list.add(new Object()); } // 完成一個子線程
 countDownLatch.countDown(); } }

上面進行了10次測試（爲何要測試10次？由於非線程安全並非每次都會致使問題）。
輸出結果：

99946

100000

100000

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的輸出結果發現，並非每次測試結果都是100000，有好幾回測試最後ArrayList的size小於100000，甚至時不時會拋出個IndexOutOfBoundsException異常。（若是沒有這個現象能夠多試幾回）
這就是非線程安全帶來的問題了。上面的代碼若是用於生產環境，就會有隱患就會有BUG了。

再用線程安全的Vector來進行測試，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>();

再運行程序。

輸出結果：

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

再多跑幾回，發現都是100000，沒有任何問題。由於Vector是線程安全的，在多線程操做同一個Vector對象時，不會有任何問題。

再換成LinkedList試試，一樣還會出現ArrayList相似的問題，由於LinkedList也是非線程安全的。

兩者如何取捨

非線程安全是指多線程操做同一個對象可能會出現問題。而線程安全則是多線程操做同一個對象不會有問題。

線程安全必需要使用不少synchronized關鍵字來同步控制，因此必然會致使性能的下降。

因此在使用的時候，若是是多個線程操做同一個對象，那麼使用線程安全的Vector；不然，就使用效率更高的ArrayList。

非線程安全!=不安全

有人在使用過程當中有一個不正確的觀點：個人程序是多線程的，不能使用ArrayList要使用Vector，這樣才安全。

非線程安全並非多線程環境下就不能使用。注意我上面有說到：多線程操做同一個對象。注意是同一個對象。好比最上面那個模擬，就是在主線程中new的一個ArrayList而後多個線程操做同一個ArrayList對象。

若是是每一個線程中new一個ArrayList，而這個ArrayList只在這一個線程中使用，那麼確定是沒問題的。

線程安全的實現

線程安全是經過線程同步控制來實現的，也就是synchronized關鍵字。

在這裏，我用代碼分別實現了一個非線程安全的計數器和線程安全的計數器Counter，並對他們分別進行了多線程測試。

非線程安全的計數器：

public class Main { public static void main(String[] args) { // 進行10次測試
        for(int i = 0; i < 10; i++) { test(); } } public static void test() { // 計數器
        Counter counter = new Counter(); // 線程數量(1000)
        int threadCount = 1000; // 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); // 啓動threadCount個子線程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++) { Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch)); thread.start(); } try { // 主線程等待全部子線程執行完成，再向下執行
            countDownLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 計數器的值
        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() { // 每一個線程向Counter中進行10000次累加
        for(int i = 0; i < 10000; i++) { counter.addCount(); } // 完成一個子線程
 countDownLatch.countDown(); } } class Counter { private int count = 0; public int getCount() { return count; } public void addCount() { count++; } }

上面的測試代碼中，開啓1000個線程，每一個線程對計數器進行10000次累加，最終輸出結果應該是10000000。

可是上面代碼中的Counter未進行同步控制，因此非線程安全。

輸出結果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改，把Counter改爲線程安全的計數器：

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，就成爲一個線程安全的計數器了。再執行程序。

輸出結果：

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000