正文来袭...

 

数据安全问题,一直是网络通讯最重要的问题,今天我们谈一下线程的安全和非安全区别。

 

 1,概念  

 

# 线程安全

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

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

 

对比一下 都有哪些数据存储方式是线程安全和线程非安全呢?

问:ArrayList和Vector有什么区别?

答:ArrayList是非线程安全的,Vector是线程安全的;

 

问:HashMap和HashTable有什么区别?

答: HashMap是非线程安全的,HashTable是线程安全的;

 

StringBuilder和StringBuffer有什么区别?

答: StringBuilder是非线程安全的,StringBuffer是线程安全的。

 

 2,示例  

 

下面我们通过一个示例模拟一些这些线程安全和非线程安全的使用。

为了简单我这里 使用ArrayList和Vector来说明。

 

代码逻辑如下,在主线程中new了一个非线程安全的ArrayList,然后开1000个线程分别向这个ArrayList里面添加元素,每个线程添加100个元素,等所有线程执行完成后,这个ArrayList的size应该是多少呢?应该是100000个吗?

 


  •  
public class Main{public static void main(String[] args){// 进行10次测试for(int i = 0; i < 10; i++){   test();}}
public static void test(){// 用来测试的List   List<Object> list = new ArrayList<Object>();// 线程数量(1000) int threadCount = 1000;// 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕   CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);// 启动threadCount个子线程for(int i = 0; i < threadCount; i++){ Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch)); thread.start();}
try{// 主线程等待所有子线程执行完成,再向下执行 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(){// 每个线程向List中添加100个元素for(int i = 0; i < 100; i++){ list.add(new Object());}// 完成一个子线程countDownLatch.countDown();}}

上面进行了10次测试(为什么要测试10次?因为非线程安全并不是每次都会导致问题)。
输出结果:

99946

100000

100000

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的输出结果发现,并不是每次测试结果都是100000,有好几次测试最后ArrayList的size小于100000,甚至时不时会抛出个IndexOutOfBoundsException异常。(如果没有这个现象可以多试几次)
这就是非线程安全带来的问题了。上面的代码如果用于生产环境,就会有隐患就会有BUG了。

我们再用线程安全的Vector来进行测试,上面代码改变一处,test()方法中
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
改为
List<Object> list = new Vector<Object>();

再运行程序。

输出结果:

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

再多跑几次,发现都是100000,没有任何问题。因为Vector是线程安全的,在多线程操作同一个Vector对象时,不会有任何问题。

再换成LinkedList试试,同样还会出现ArrayList类似的问题,因为LinkedList也是非线程安全的。

二者如何取舍

非线程安全是指多线程操作同一个对象可能会出现问题。而线程安全则是多线程操作同一个对象不会有问题。

线程安全必须要使用很多synchronized关键字来同步控制,所以必然会导致性能的降低。

所以在使用的时候,如果是多个线程操作同一个对象,那么使用线程安全的Vector;否则,就使用效率更高的ArrayList。

非线程安全!=不安全

有人在使用过程中有一个不正确的观点:我的程序是多线程的,不能使用ArrayList要使用Vector,这样才安全。

非线程安全并不是多线程环境下就不能使用。注意上面有说到:多线程操作同一个对象。注意是同一个对象。比如最上面那个模拟,就是在主线程中new的一个ArrayList然后多个线程操作同一个ArrayList对象。

 

如果是每个线程中new一个ArrayList,而这个ArrayList只在这一个线程中使用,那么肯定是没问题的。

线程安全的实现

线程安全是通过线程同步控制来实现的,也就是synchronized关键字。

在这里,我用代码分别实现了一个非线程安全的计数器和线程安全的计数器Counter,并对他们分别进行了多线程测试。

例如下面:非线程安全的计数器:


  •  
public class Main{public static void main(String[] args){// 进行10次测试for(int i = 0; i < 10; i++){    test();}}
public static void test(){// 计数器   Counter counter = new Counter();// 线程数量(1000)   int threadCount = 1000;// 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕   CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);// 启动threadCount个子线程for(int i = 0; i < threadCount; i++){ Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch)); thread.start(); }
try{// 主线程等待所有子线程执行完成,再向下执行   countDownLatch.await();   }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); }
// 计数器的值 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(){// 每个线程向Counter中进行10000次累加for(int i = 0; i < 10000; i++){ counter.addCount(); }// 完成一个子线程 countDownLatch.countDown();  }}
class Counter{private int count = 0;public int getCount(){ return count;}
public void addCount(){ count++; }}

上面的测试代码中,开启1000个线程,每个线程对计数器进行10000次累加,最终输出结果应该是10000000。

但是上面代码中的Counter未进行同步控制,所以非线程安全。

输出结果:

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改,把Counter改成线程安全的计数器:


  •  
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,就成为一个线程安全的计数器了。再执行程序。

输出结果:

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

 

 

 

Java 中 线程安全 和 非线程安全 区别【技能】_子线程

 

 

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