什么是线程安全

最新推荐文章于 2025-01-08 12:20:36 发布

luckilyil

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分类专栏： java基础文章标签：安全开发语言 java

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🌈🌈🌈今天给大家分享的是:什么是线程安全

在多线程编程中，线程安全是一个核心概念。它关乎程序的正确性和稳定性。本文将探讨线程安全的定义、级别，并提供Java代码示例来辅助说明。

线程安全的定义

线程安全是指在多线程环境中，当多个线程访问共享资源时，能够保证程序执行的正确性。如果一个代码片段在多线程下执行的结果与单线程下执行的结果相同，那么我们称这段代码是线程安全的。

线程安全的级别

线程安全可以分为以下几个级别：

（1）不可变

不可变对象是线程安全的，因为它们的状态在创建后不能被改变。在Java中，String、Integer、Long等都是不可变类的例子。

像String、Integer、Long这些，都是ﬁnal类型的类，任何一个线程都改变不了它们的值，要改变除 非新创建一个，因此这些不可变对象不需要任何同步手段就可以直接在多线程环境下使用

public class ImmutableExample {
    public static void main(String[] args) {
        final String str = "Hello";
        // 即使在多线程环境下，str的值也不会改变
    }
}

（2）绝对线程安全

绝对线程安全的类不需要调用者提供任何同步措施，它们在任何情况下都是线程安全的。CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是Java中绝对线程安全的例子。

不管运行时环境如何，调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代 价，Java中标注自己是线程安全的类，实际上绝大多数都不是线程安全的

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class AbsoluteThreadSafeExample {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        list.add("heelo");
        // 无需额外同步，list在多线程环境下也是安全的
    }
}

（3）相对线程安全

相对线程安全的类提供了一些线程安全的操作方法，但不是全部。Vector是一个相对线程安全的例子，它的add和remove方法是线程安全的，但在遍历时需要外部同步。

相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全，像Vector这种，add、remove方法都是原子 操作，不会被打断，但也仅限于此，如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个 Vector，99%的情况下都会出现ConcurrentModiﬁcationException，也就是fail-fast机制。

import java.util.Vector;

public class RelativeThreadSafeExample {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<Integer> vector = new Vector<>();
        vector.add(1);
        // 其他线程可以安全地添加元素，但如果要遍历，需要同步
        synchronized (vector) {
            for (Integer num : vector) {
                // 处理元素
            }
        }
    }
}

（4）线程非安全

线程非安全的类在多线程环境下需要额外的同步措施来保证线程安全。ArrayList、LinkedList和HashMap是线程非安全的例子。

import java.util.ArrayList;

public class NonThreadSafeExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        synchronized (list) { // 需要外部同步
            list.add(2);
        }
        // 没有同步，多线程环境下可能会遇到问题
    }
}