這8種保證線程安全的技術你都知道嗎？

併發狀況下如何保證數據安全，一直都是開發人員天天都要面對的問題，稍不注意就會出現數據異常，形成不可挽回的結果。筆者根據本身的實際開發經驗，總結了下面幾種保證數據安全的技術手段：

1. 無狀態
2. 不可變
3. 安全的發佈
4. volatile
5. synchronized
6. lock
7. cas
8. threadlocal

一.無狀態

咱們都知道只有多個線程訪問公共資源的時候，纔可能出現數據安全問題，那麼若是咱們沒有公共資源，是否是就沒有這個問題呢？

public class NoStatusService {

    public void add(String status) {
        System.out.println("add status:" + status);
    }

    public void update(String status) {
        System.out.println("update status:" + status);
    }
}

二.不可變

若是多個線程訪問公共資源是不可變的，也不會出現數據的安全性問題。

public class NoChangeService {

    public static final String DEFAULT_NAME = "abc";

    public void add(String status) {
        System.out.println("add status:" + status);
    }
}

三.安全的發佈

若是類中有公共資源，可是沒有對外開放訪問權限，即對外安全發佈，也沒有線程安全問題

public class SafePublishService {

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void add(String status) {
        System.out.println("add status:" + status);
    }
}

四.volatile

若是有些公共資源只是一個開關，只要求可見性，不要求原子性，這樣能夠用volidate關鍵字定義來解決問題。

public class FlagService {

    public volatile boolean flag = false;


    public void change() {
        if (flag) {
            System.out.println("return");
            return;
        }
        flag = true;
        System.out.println("change");
    }
}

五.synchronized

使用JDK內部提供的同步機制，這也是使用比較多的手段，分爲：方法同步 和 代碼塊同步，咱們優先使用代碼塊同步，由於方法同步的範圍更大，更消耗性能。每一個對象內部都又一把鎖，只有搶答那把鎖的線程，才能進入代碼塊裏，代碼塊執行完以後，會自動釋放鎖。

public class SyncService {

    private int age = 1;

    public synchronized void add(int i) {
        age = age + i;
        System.out.println("age:" + age);
    }

    public void update(int i) {
        synchronized (this) {
            age = age + i;
            System.out.println("age:" + age);
        }
    }
}

六.lock

除了使用synchronized關鍵字實現同步功能以外，JDK還提供了lock顯示鎖的方式。它包含：可重入鎖、讀寫鎖 等更多更強大的功能，有個小問題就是須要手動釋放鎖，不過在編碼時提供了更多的靈活性。

public class LockService {
    private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();

    public int age = 1;


    public void add(int i) {
        try {
            reentrantLock.lock();
            age = age + i;
            System.out.println("age:" + age);
        } finally {
            reentrantLock.unlock();
        }
    }
}

七.cas

JDK除了使用鎖的機制解決多線程狀況下數據安全問題以外，還提供了cas機制。這種機制是使用CPU中比較和交換指令的原子性，JDK裏面是經過Unsafe類實現的。cas須要四個值：舊數據、指望數據、新數據 和 地址，比較舊數據 和 指望的數據若是同樣的話，就把舊數據改爲新數據，當前線程不斷自旋，一直到成功爲止。不過可能會出現aba問題，須要使用AtomicStampedReference增長版本號解決。其實，實際工做中不多直接使用Unsafe類的，通常用atomic包下面的類便可。

public class AtomicService {

    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();


    public int add(int i) {
        return atomicInteger.getAndAdd(i);
    }
}

八.threadlocal

除了上面幾種解決思路以外，JDK還提供了另一種用空間換時間的新思路：threadlocal。它的核心思想是：共享變量在每一個線程都有一個副本，每一個線程操做的都是本身的副本，對另外的線程沒有影響。特別注意，使用threadlocal時，使用完以後，要記得調用remove方法，否則可能會出現內存泄露問題。

public class ThreadLocalService {

    private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();


    public void add(int i) {
        Integer integer = threadLocal.get();
        threadLocal.set(integer == null ? 0 : integer + i);
    }
}

總結

本文介紹了8種多線程狀況下保證數據安全的技術手段，固然實際工做中可能會有其餘。技術沒有好壞之分，主要是看使用的場景，須要在不一樣的場景下使用不一樣的技術。