Java 线程安全及非线程安全

2019-02-08 本文已影响0人凯恩_Kane

类中一般会出现三种数据：

静态成员变量
普通成员变量
方法里定义的局部变量（包括方法参数变量）。
对于第三种变量，不管是静态方法还是动态方法，都不会存在线程安全问题。原因是：
方法在执行的时候，方法里的局部变量都是存储在堆栈上的。而方法的堆栈分配，是在方法每次执行开始时系统分配的，所以即使是调用同一方法（不管是不是同一线程），所分配的堆栈也是不同的。

对于第二种变量，同一个类的不同的对象实例有不同的成员变量，所以多个线程如果可以确定是在操作不同的对象，就不会存在冲突。如果多个线程操作的是同一个对象实例，则需要考虑对类内普通成员变量操作的线程安全问题。

对于第一种变量，因为这种变量在内存中只有一个副本，所以无论什么时候操作这种变量都需要考虑线程安全问题。

线程安全就是多线程访问时，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。线程不安全就是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。这里的加锁机制常见的如：synchronized

synchronized和volatile的区别：

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：
1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是
立即可见的。
2）禁止进行指令重排序。
volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；
synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

1.volatile仅能使用在变量级别；
synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的

2.volatile仅能实现变量的修改可见性，并不能保证原子性；

synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性

3.volatile不会造成线程的阻塞；
synchronized可能会造成线程的阻塞。

4.volatile标记的变量不会被编译器优化；
synchronized标记的变量可以被编译器优化

看看下面的例子：

public class ThreadTest {
   public static void main(String[] args) {
         final Counter counter = new Counter(); 
         for (int i = 0; i < 1000; i++) { new Thread(new Runnable() {
                @Override public void run() {
                    counter.inc();
                }
            }).start();
        }
        System.out.println(counter);
    }

}
```public class Counter { private volatile int count = 0; public void inc() { try {
            Thread.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        count++;
    }
       @Override public String toString() { return "[count=" + count + "]";
    }
}

上面的例子是使用了volatile关键字修饰一个count变量，运行程序，结果会是神马？

结果不会是1000，或者说不等于1000.

下面是程序运行了3次的结果：

[count=971]

[count=968]

[count=972]

可以看出，程序运行的结果是不确定的，这说明了count++并不是原子级别的操作。

原因是声明为volatile的变量若与自身相关，如以下的声明方式：n=n+1,n++等，那么声明为volatile的变量就不起作用，也就是说关键字volatile无效。

分析：

在 java 的内存模型中每一个线程运行时都有一个线程栈，线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问
某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存变量的具体值load到线
程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，
在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象
的值就产生变化了。
也就是说上面主函数中开启了1000 个子线程，每个线程都有一个变量副本，每个线程修改变量只是临时修改了
自己的副本，当线程结束时再将修改的值写入在主内存中，这样就出现了线程安全问题。因此结果就不可能等于1000
了，一般都会小于1000。

若想将count的操作变为原子级别，可以使用关键字synchronized，即可将类Counter修改为：

public class Counter {

    public static int count = 0;

    public synchronized void inc() {
        count++;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                inc();// n=count+1改成了inc()
                Thread.sleep(3);// 为了使运行结果更随即，延迟3毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "[count=" + count + "]";
    }
}

程序运行3次的结果：

[count=1000]

参考自<<当年的哥哥>>的博客

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Java 线程安全及非线程安全

synchronized和volatile的区别：

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