使用了併發工具類庫，線程就安全了嗎
使用了併發工具類庫，線程就安全了嗎
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併發工具類庫
- 有時會聽到有關線程安全和併發工具的一些片面的觀點和結論，好比「把 HashMap 改成 ConcurrentHashMap ，要不咱們試試無鎖的 CopyOnWriteArrayList 吧，性能更好，事實上，這些說法都特殊場景下都不太準確
- 爲了方便開發者進行多線程編程，現代編程語言提供了各類併發工具類 而且提供了 JUC 包 java.util.concurrent , 可是沒有充分了解他們的使用場景、解決的問題，以及最佳實踐的話，盲目使用就可能致使一些坑、小則損失性能，大則沒法保證多線程去看下業務邏輯正確性。
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1. 沒有意識到線程重用致使用戶信息錯亂的 Bug
ThreadLocal提升一個線程的局部變量，訪問某個線程擁有本身局部變量。咱們經常使用使用ThreadLocal 用來存儲用戶信息，可是發現ThreadLocal 有時獲取到的用戶信息是別人的，數據庫
咱們知道，ThreadLocal適用於變量在線程間隔離，而在方法或類間共享的場景。若是用戶信息的獲取比較昂貴（好比從數據庫查詢用戶信息），那麼在 ThreadLocal中緩存數據是比較合適的作法。但，這麼作爲何會出現用戶信息錯亂的 Bug ?編程
案例 ：
private ThreadLocal<Integer> currentUser = ThreadLocal.withInitial(() -> null);
@ApiOperation(value = "test2")
@GetMapping("/test2")
public ResponseMessage test2(@ApiParam(value = "id")@RequestParam(required = false) Integer id) {
//設置用戶信息以前先查詢一次ThreadLocal中的用戶信息
String before = Thread.currentThread().getName() + ":" + currentUser.get();
currentUser.set(id);
String after = Thread.currentThread().getName() + ":" + currentUser.get();
//彙總輸出兩次查詢結果
Map result = new HashMap();
result.put("before", before);
result.put("after", after);
return ResultBody.success(result);
在這裏插入圖片描述數組
在設置用戶信息以前第一次獲取的值始終應該是 null，但咱們要意識到，程序運行在 Tomcat 中，執行程序的線程是 Tomcat 的工做線程，而 Tomcat 的工做線程是基於線程池的。緩存
顧名思義，線程池會重用固定的幾個線程，一旦線程重用，那麼極可能首次從 ThreadLocal 獲取的值是以前其餘用戶的請求遺留的值。這時，ThreadLocal 中的用戶信息就是其餘用戶的信息。因此上圖中我新用戶 獲取到了 舊用戶遺留的 信息，
由於線程的建立比較昂貴，因此web服務器每每會使用線程池來處理請求，就意味着線程會被重用。這是，使用相似ThreadLocal工具來存放一些數據時，須要特別注意在代碼運行完後，顯式的去清空設置的睡覺。若是在代碼中使用來自定義線程池，也一樣會遇到這樣的問題安全
優化
@ApiOperation(value = "test2")
@GetMapping("/test2")
public ResponseMessage test2(@ApiParam(value = "id")@RequestParam(required = false) Integer id) {
//設置用戶信息以前先查詢一次ThreadLocal中的用戶信息
String before = Thread.currentThread().getName() + ":" + currentUser.get();
currentUser.set(id);
Map result = new HashMap();
try {
String after = Thread.currentThread().getName() + ":" + currentUser.get();
//彙總輸出兩次查詢結果
result.put("before", before);
result.put("after", after);
}finally {
//在finally代碼塊中刪除ThreadLocal中的數據，確保數據不串
currentUser.remove();
}
return ResultBody.success(result);
}
1. 使用了線程安全的併發工具，並不表明解決了全部的線程安全問題
JDK 1.5 後推出的 ConcurrentHashMap，是一個高性能的線程安全的哈希表容器。「線程安全」這四個字特別容易讓人誤解，由於 ConcurrentHashMap 只能保證提供的原子性讀寫操做是線程安全的。服務器
案例
public class Test {
private ConcurrentHashMap<String, Integer> map=new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
public static void main(String[] args) {
final Test t=new Test();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.add("key");
}
}).start();
}
}
public void add(String key){
Integer value=map.get(key);
if(value==null)
map.put(key, 1);
else
map.put(key, value+1);
System.out.println(map.get(key));
}
}
在這裏插入圖片描述多線程
解決：併發
public class Test {
private ConcurrentHashMap<String, Integer> map=new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
public static void main(String[] args) {
final Test t=new Test();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.add("key");
}
}).start();
}
}
public synchronized void add(String key){
Integer value=map.get(key);
if(value==null)
map.put(key, 1);
else
map.put(key, value+1);
System.out.println(map.get(key));
}
}
若是隻是調用put或者get方法，ConcurrentHashMap是線程安全的，可是若是調用了get後在調用map.put(key, value+1)以前有另外的線程去調用了put，而後你再去執行put，就有可能將結果覆蓋掉，但這個其實也不能算ConcurrentHashMap線程不安全，ConcurrentHashMap內部操做是線程安全的，可是外部操做仍是要靠本身來保證同步，即便在線程安全的狀況下，也是可能違反原子操做規則。。。
3. 沒有認清併發工具的使用場景，於是致使性能問題
除了 ConcurrentHashMap 這樣通用的併發工具類以外，咱們的工具包中還有些針對特殊場景實現的生面孔。通常來講，針對通用場景的通用解決方案，在全部場景下性能都還能夠，屬於「萬金油」；而針對特殊場景的特殊實現，會有比通用解決方案更高的性能，但必定要在它針對的場景下使用，不然可能會產生性能問題甚至是 Bug。
CopyOnWrite 是一個時髦的技術，不論是 Linux 仍是 Redis 都會用到。在 Java 中， CopyOnWriteArrayList 雖然是一個線程安全的 ArrayList，但由於其實現方式是，每次 修改數據時都會複製一份數據出來，因此有明顯的適用場景，即讀多寫少或者說但願無鎖讀的場景。
案例：
測試寫的性能
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<Integer> cowal = new CopyOnWriteArrayList<Integer>();
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
int count = 500;
long time1 = System.currentTimeMillis();
while (System.currentTimeMillis() - time1 < count) {
cowal.add(1);
}
time1 = System.currentTimeMillis();
while (System.currentTimeMillis() - time1 < count) {
list.add(1);
}
System.out.println("CopyOnWriteArrayList在" + count + "毫秒時間內添加元素個數爲： "
+ cowal.size());
System.out.println("ArrayList在" + count + "毫秒時間內添加元素個數爲： "
+ list.size());
}
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- 以 add 方法爲例，每次 add 時，都會用 Arrays.copyOf 建立一個新數組，頻繁 add 時內存的申請釋放消耗會很大
讀性能比較
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// create object of CopyOnWriteArrayList
List<Integer> ArrLis = new ArrayList<>();
List<Integer> copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
System.gc();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
ArrLis.add(i);
}
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
copyOnWriteArrayList.add(i);
}
Thread.sleep(500);
long startTime = System.currentTimeMillis(); //獲取開始時間
// print CopyOnWriteArrayList
System.out.println("ArrayList: "
+ ArrLis);
// 2nd index in the arraylist
System.out.println(" index: "
+ ArrLis.get(5000));
long endTime = System.currentTimeMillis(); //獲取結束時間
System.out.println(" ArrayList : 程序運行時間：" + (endTime - startTime) + "ms"); //輸出程序運行時間
Thread.sleep(500);
long startTime2 = System.currentTimeMillis(); //獲取開始時間
// print CopyOnWriteArrayList
System.out.println("copyOnWriteArrayList: "
+ copyOnWriteArrayList);
// 2nd index in the arraylist
System.out.println(" index: "
+ copyOnWriteArrayList.get(5000));
long endTime2 = System.currentTimeMillis(); //獲取結束時間
System.out.println(" copyOnWriteArrayList : 程序運行時間：" + (endTime2 - startTime2) + "ms"); //輸出程序運行時間
System.gc();
}
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- 總結：雖然JDK 給咱們提供了一些併發工具類，咱們要想充分體現他的性能 還須要更加的去了解他的機制 ，否則可能就會成爲項目中的累贅
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