线程安全

线程安全在Wikipedia里面的定义:

Thread safety is a computer programming concept applicable to multi-threaded code. Thread-safe code only manipulates shared data structures in a manner that ensures that all threads behave properly and fulfill their design specifications without unintended interaction. There are various strategies for making thread-safe data structures.

线程安全的级别

• 线程安全 这种情况下其实没有线程安全问题，比如，每个人都有自己专用的卫生间，所以不会存在竞争
• 条件安全 所有人共用几个卫生间，抢到资源的就把门关上，通过门来隔离资源，后面的人就在外面等待
• 不安全 卫生间连门都没有，不能保证资源安全

实现线程安全的方式

• 避免共享数据结构，共享状态：(1)使用线程local变量 (2)使用不可变对象
• 共享不可避免，通过条件来确保：(1)互斥锁 (2)CAS原子操作

Java的线程安全策略

• java.lang.ThreadLocal<T>变量
• 不可变对象: String
• 互斥锁包括JDK5前的内置锁synchronized和JDK5后的java.util.concurrent.locks.Lock接口
• java.util.concurrent.atomic.*类

一般，避免共享数据结构能比较优雅的解决并发问题，这种程序对多线程更友好，性能更高。比如单机的ThreadLocal和分布式的Actor模型。这里面不存在竞争。其次是不可变变量，多线程操作的都是CopyOnWrite，这也是为什么一些动态编程语言如Scala的默认数据结构大多都是不可变的。不可变有其好处，但缺点也明显，如果需频繁对数据修改，那么会创建很多临时对象并占用较多内存。以上两种称无锁实现，性能好。如果避免不了共享数据，性能比较好的就是CAS原子操作，这种一般也称无锁，但其实是利用了OS的原子指令来实现，在竞争不激烈的场景下性能较好，一般的编程语言都有封装好的工具类。如果竞争激烈，其实性能未必比使用互斥锁高。互斥锁也称重量级锁，需OS干涉线程的调度，适用于竞争激烈的场景，这种方式下线程上下文的交换会降级系统的性能，使用时需注意。