逐步理解Java中的线程安全问题

什么是Java的线程安全问题？

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/写完，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。

那么，理解下上面这段话，再抛出新的问题:

什么是脏数据？
什么情况会触发线程安全问题？为什么静态变量和线程安全结合紧密？
如何解决线程安全问题？
如何预防线程安全问题？

什么是脏数据？

先百度：脏数据；

简单的说：

通俗的讲，当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据，那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据，依据脏数据所做的操作可能是不正确的。

直观的感觉有点像冲突。

什么情况会触发线程安全问题？为什么静态变量和线程安全结合紧密？

去网上找答案和分析，很多情况会看到这么一句话:

静态变量类型设置的不合理会造成线程不安全。

黑人问号。。。

我们来看下造成线程不安全的几个要素：

多线程应用
访问同一块/个数据；

多线程应用：一般来说基本上都是了；

访问同一块数据：这篇文章写的很好，转来分享：在多线程中使用静态方法是否有线程安全问题

总而言之就是这样子的：——》调用静态方法——》调用静态变量——》线程不安全

所以，直接引起线程不安全的是不安全的静态变量，前面并不重要；

如何解决线程安全问题？

对症下药：

不安全的变量——》安全的变量；
静态——》动态（每次使用时生成）

后一个方法可以说是设计或者业务上的问题了，需要注意的是第一个，也就是哪些是线程安全，哪些线程不安全，还经常被用作静态变量。

这里举两个碰到的例子：

SimpleDateFormat，不安全；
StringBuilder，不安全，StringBuffer，安全；

另外，也可以对大量代码进行同步操作，但不是很推荐：

1、同步方法

给多线程访问的成员方法加上synchronized修饰符
public void synchronized doWork(){
     // TODO
}
使用synchronized修饰的方法，就叫做同步方法，保证线程执行该方法的时候，其他线程只能在方法外等着。

2、同步代码块
synchronized(同步锁对象)
{
     // 需要同步操作的代码
}
实际上，对象的同步锁只是一个概念，可以想象为在对象上标记了一个锁，谁拿到锁，谁就可以进入代码块，其他线程只能在代码块外面等着，而且注意，在任何时候，Java虚拟机最多允许一个线程拥有该同步锁。

Java程序运行可以使用任何对象作为同步监听对象，但是一般的，我们把当前并发访问的共同资源作为同步监听对象。

实际上，同步方法和同步代码块差不了多少，在本质上是一样的，两者都用了一个关键字synchronized，synchronized保证了多线程并发访问时的同步操作，避免线程的安全性问题，但是有一个弊端，就是使用synchronized的方法/代码块的性能比不用要低一些，因此如果要用synchronized，建议尽量减小synchronized的作用域。

如何预防线程安全问题？

其实这里想说的是是否需要在开发时对线程安全问题重点考虑。

为什么这么说呢？

比如StringBuilder和StringBuffer，在相应的API文档中有这样的描述：

将StringBuilder 的实例用于多个线程是不安全的。如果需要这样的同步，则建议使用StringBuffer。”，提到StringBuffer时，说到“StringBuffer是线程安全的可变字符序列，一个类似于String的字符串缓冲区，虽然在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列，但通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。可将字符串缓冲区安全地用于多个线程。可以在必要时对这些方法进行同步，因此任意特定实例上的所有操作就好像是以串行顺序发生的，该顺序与所涉及的每个线程进行的方法调用顺序一致”。StringBuilder是一个可变的字符序列，此类提供一个与StringBuffe兼容的API，但不保证同步。该类被设计用作StringBuffer的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候（这种情况很普遍）。如果可能，建议优先采用该类，因为在大多数实现中，它比StringBuffer要快。将StringBuilder的实例用于多个线程是不安全的，如果需要这样的同步，则建议使用StringBuffer。

也就是说，一般推荐使用StringBuilder，这个不安全的家伙！！！

因为它快！！！

这里其实会有两个明显的疑问：

快多少？
会有静态的StringBuilder么？

快多少？看这个：String、StringBuffer、StringBuilder的区别与效率比较

结论是量级小看不出，量级大还是有区别。

会有静态的StringBuilder么？我没想到...

所以，线程安全并不是说开发中一直提心吊胆考虑的问题；

简单来说，有静态变量了，多思考下应用场景，查一下前辈踩过的坑，问题基本避免了。

至于衍生问题：为什么StringBuilder比StringBuffer快？源码告诉我们，后者有同步。