Java線程安全和非線程安全

ArrayList和Vector有什么區別？HashMap和HashTable有什么區別？StringBuilder和StringBuffer有什么區別？這些都是Java面試中常見的基礎問題。面對這樣的問題，回答是：ArrayList是非線程安全的，Vector是線程安全的；HashMap是非線程安全的，HashTable是線程安全的；StringBuilder是非線程安全的，StringBuffer是線程安全的。因為這是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫的。此時如果繼續問：什么是線程安全？線程安全和非線程安全有什么區別？分別在什么情況下使用？這樣一連串的問題，一口老血就噴出來了…

 

非線程安全的現象模擬

 

這里就使用ArrayList和Vector二者來說明。

下面的代碼，在主線程中new了一個非線程安全的ArrayList，然后開1000個線程分別向這個ArrayList里面添加元素，每個線程添加100個元素，等所有線程執行完成后，這個ArrayList的size應該是多少？應該是100000個？

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 進行10次測試
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 用來測試的List
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();

        // 線程數量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 啟動threadCount個子線程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主線程等待所有子線程執行完成，再向下執行
            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()
    {
        // 每個線程向List中添加100個元素
        for(int i = 0; i < 100; i++)
        {
            list.add(new Object());
        }

        // 完成一個子線程
        countDownLatch.countDown();
    }
}

上面進行了10次測試（為什么要測試10次？因為非線程安全並不是每次都會導致問題）。

 

輸出結果：

99946

100000

100000

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

 

上面的輸出結果發現，並不是每次測試結果都是100000，有好幾次測試最后ArrayList的size小於100000，甚至時不時會拋出個IndexOutOfBoundsException異常。（如果沒有這個現象可以多試幾次）

 

這就是非線程安全帶來的問題了。上面的代碼如果用於生產環境，就會有隱患就會有BUG了。

 

再用線程安全的Vector來進行測試，上面代碼改變一處，test()方法中

 

List<Object> list = new ArrayList<Object>();

改成

 

 

List<Object> list = new Vector<Object>();

再運行程序。

 

 

 

輸出結果：

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

 

再多跑幾次，發現都是100000，沒有任何問題。因為Vector是線程安全的，在多線程操作同一個Vector對象時，不會有任何問題。

 

再換成LinkedList試試，同樣還會出現ArrayList類似的問題，因為LinkedList也是非線程安全的。

 

 

二者如何取舍

 

非線程安全是指多線程操作同一個對象可能會出現問題。而線程安全則是多線程操作同一個對象不會有問題。

線程安全必須要使用很多synchronized關鍵字來同步控制，所以必然會導致性能的降低。

所以在使用的時候，如果是多個線程操作同一個對象，那么使用線程安全的Vector；否則，就使用效率更高的ArrayList。

 

 

非線程安全!=不安全

有人在使用過程中有一個不正確的觀點：我的程序是多線程的，不能使用ArrayList要使用Vector，這樣才安全。

非線程安全並不是多線程環境下就不能使用。注意我上面有說到：多線程操作同一個對象。注意是同一個對象。比如最上面那個模擬，就是在主線程中new的一個ArrayList然后多個線程操作同一個ArrayList對象。

如果是每個線程中new一個ArrayList，而這個ArrayList只在這一個線程中使用，那么肯定是沒問題的。

 

 

線程安全的實現

線程安全是通過線程同步控制來實現的，也就是synchronized關鍵字。   

在這里，我用代碼分別實現了一個非線程安全的計數器和線程安全的計數器Counter，並對他們分別進行了多線程測試。

 

非線程安全的計數器：

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 進行10次測試
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 計數器
        Counter counter = new Counter();

        // 線程數量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 啟動threadCount個子線程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主線程等待所有子線程執行完成，再向下執行
            countDownLatch.await();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        // 計數器的值
        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()
    {
        // 每個線程向Counter中進行10000次累加
        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            counter.addCount();
        }

        // 完成一個子線程
        countDownLatch.countDown();
    }
}

class Counter
{
    private int count = 0;

    public int getCount()
    {
        return count;
    }

    public void addCount()
    {
        count++;
    }
}

 

上面的測試代碼中，開啟1000個線程，每個線程對計數器進行10000次累加，最終輸出結果應該是10000000。

但是上面代碼中的Counter未進行同步控制，所以非線程安全。

輸出結果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

 

稍加修改，把Counter改成線程安全的計數器：

 

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，就成為一個線程安全的計數器了。再執行程序。

輸出結果：

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

 

作者：叉叉哥   轉載請注明出處：http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832