线程安全详解-优快云博客

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什么是线程安全？
造成线程安全的因素？
为什么要保证线程安全？
怎么保证线程安全？
什么时候需要线程安全？

什么是线程安全呢？
线程安全性的定义中，最核心的概念就是正确性，如果对线程安全的定义是模糊的，那么就是因为缺乏对正确性的清晰定义。所谓的正确性就是说：某个类的行为与其规范完全一致。在对正确性给出了较为清晰的定义后，就可以定义线程安全性：当多个线程访问某个类时，这个类始终都能表现出正确的行为，那么就称这个类时线程安全类。

当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协调，这个类就能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

造成线程安全的因素？
主要有两点：

共享资源（Shared）
可变资源（Mutable）

为什么要保证线程安全？
其实就一个根本原因：保证各个线程访问的正确性

怎么保证线程安全？

如果当多个线程访问同一个可变的状态变量时没有使用合适的同步，那么线程就会出现错误。有三种方式可以保证安全性：
1.不在线程之前共享该变量的状态
2.将状态变量修改为不可变的变量
3.在访问状态变量时使用同步

什么时候需要线程安全？
一句话概括：
一个对象是否需要时线程安全的，取决于它是否需要被多个线程访问。

其它相关概念：
原子性
原子性的操作一定是安全的

public class UnsafeCountingFactorizer implements Servlet{
    private long count = 0;
    public long getCount(){
        return this.count;
    }
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp){
    BigInteger i = extractFromRequest(req);
    BigInteger [] factors = factor(i);
    ++count;
    encodeIntoResponse(resp,factors);
    }
}

UnsafeCountingFactorizer 是线程非安全的，尽管它在单线程环境中能够正确的执行。++count看上去是一个紧凑的语法，其实这个操作是非原子操作，它包含三个操作步骤：读取-修改-写入，并且其结果依赖于之前的状态。所有在多线程方式访问下和可能会丢失一些更新操作。
资源竞争
既然多个线程访问共享的资源或者可变资源，那么资源只有一个多个线程访问是必须要有竞争
竞态条件
当某个计算的结果的真确性取决于多个线程的交替执行的时序时，那么就发生竞态条件。

通俗点将就是正确的结果要按照正确的顺序执行

内置锁
Java提供了一种内置锁的机制来支持原子性：同步代码块(Synchronized Block)

synchronzied(loc){}

重入
当某个线程请求一个由其他线程持有的锁时，发出请求的线程就会阻塞。然而，由于内置锁时可以重入的，因此如果某个线程试图获得由它自己持有的锁，那么这个请求就会成功
代码示例：

public class Widget{
    public synchronzied void doSomething(){
        //相关业务处理
    }
}

public class LoggingWidget extends Widget{
    public synchroinzed void doSomething(){
        super.doSomething()
    }
}

如果内置锁是不可重入的，则上面的代码将发生死锁

注意事项

1.对于可能被多个线程同时访问的可变状态变量，在访问它时都需要持有同一个锁，在这种情况下，我们称状态变量是由这个锁保护的。
2.每个共享的和可变的变量都应该只由一个锁来保护，从而使维护人员知道是哪一个锁。
3.对于每个包含多个变量的不变性条件，其中涉及的所有变量都需要有同一个锁来保护。
4.当执行时间较长的计算或者可能无法快速完成的操作(例如：网络IO或者控制台IO)，一定不要持有锁。