线程安全性是我们在进行 Java 并发编程的时候必须要先考虑清楚的一个问题。这个类在单线程环境下是没有问题的,那么我们就能确保它在多线程并发的情况下表现出正确的行为吗?

我这个人,在没有副业之前,一心扑在工作上面,所以处理的蛮得心应手,心态也一直保持的不错;但有了副业之后,心态就变得像坐过山车一样。副业收入超过主业的时候,人特别亢奋,像打了鸡血一样;副业迟迟打不开局面的时候,人就变得惶惶不可终日。

仿佛我就只能是个单线程,副业和主业并行开启多线程模式的时候,我就变得特别没有安全感,尽管整体的收入比没有副业之前有了很大的改善。

怎么让我自己变得有安全感,我还没想清楚(你要是有好的方法,请一定要告诉我)。但怎么让一个类在多线程的环境下是安全的,有 3 条法则,让我来告诉你:

1、不在线程之间共享状态变量。
2、将状态变量改为不可变。
3、访问状态变量时使用同步。

那你可能要问,状态变量是什么?

我们先来看一个没有状态变量的类吧,代码示例如下。

class Chenmo {
    public void write() {
        System.out.println("我寻了半生的春天,你一笑便是了。");
    }
}

Chenmo 这个类就是无状态变量的,它只有一个方法,既没有成员变量,也没有类变量。任何访问它的线程都不会影响另外一个线程的结果,因为两个线程之间没有共享任何的状态变量。所以可以下这样一个结论:无状态变量的类一定是线程安全的

然后我们再来看一个有状态变量的类。假设沉默(Chenmo 类)每写一行字(write() 方法),就要做一次统计,这样好找出版社索要稿费。我们为 Chenmo 类增加一个统计的字段,代码示例如下。

class Chenmo {
    private long count = 0;
    public void write() {
        System.out.println("我寻了半生的春天,你一笑便是了。");
        count++;
    }
}

Chenmo 类在单线程环境下是可以准确统计出行数的,但多线程的环境下就不行了。因为递增运算 count++ 可以拆分为三个操作:读取 count,将 count 加 1,将计算结果赋值给 count。多线程的时候,这三个操作发生的时序可能是混乱的,最终统计出来的 count 值就会比预期的值小。

PS:具体的原因可以回顾上一节《Java 并发编程(一):摩拳擦掌

写作不易,咱不能亏待了沉默,对不对?那就想点办法吧。

假定线程 A 正在修改 count 变量,这时候就要防止线程 B 或者线程 C 使用这个变量,从而保证线程 B 或者线程 C 在使用 count 的时候是线程 A 修改过后的状态。

怎么防止呢?可以在 write() 方法上加一个 synchronized 关键字。代码示例如下。

class Chenmo {
    private long count = 0;
    public synchronized void write() {
        System.out.println("我寻了半生的春天,你一笑便是了。");
        count++;
    }
}

关键字 synchronized 是一种最简单的同步机制,可以确保同一时刻只有一个线程可以执行 write(),也就保证了 count++ 在多线程环境下是安全的。

在编写并发应用程序时,我们必须要保持一种正确的观念,那就是——首先要确保代码能够正确运行,然后再是如何提高代码的性能。

但众所周知,synchronized 的代价是昂贵的,多个线程之间访问 write() 方法是互斥的,线程 B 访问的时候必须要等待线程 A 访问结束,这无法体现出多线程的核心价值。

java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger 是一个提供原子操作的 Integer 类,它提供的加减操作是线程安全的。于是我们可以这样修改 Chenmo 类,代码示例如下。

class Chenmo {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public void write() {
        System.out.println("我寻了半生的春天,你一笑便是了。");
        count.incrementAndGet();
    }
}

write() 方法不再需要 synchronized 关键字保持同步,于是多线程之间就不再需要以互斥的方式来调用该方法,可以在一定程度上提升统计的效率。

某一天,出版社统计稿费的形式变了,不仅要统计行数,还要统计字数,于是 Chenmo 类就需要再增加一个成员变量了。代码示例如下。

class Chenmo {
    private AtomicInteger lineCount = new AtomicInteger(0);
    private AtomicInteger wordCount = new AtomicInteger(0);
    public void write() {
        String words = "我这一辈子,走过许多地方的路,行过许多地方的桥,看过许多次的云,喝过许多种类的酒,却只爱过一个正当年龄的人。";
        System.out.println(words);
        lineCount.incrementAndGet();
        wordCount.addAndGet(words.length());
    }
}

你觉得这段代码是线程安全的吗?

结果显而易见,这段代码不是线程安全的。因为 lineCount 和 wordCount 是两个变量,尽管它们各自是线程安全的,但线程 A 进行 lineCount 加 1 的时候,并不能够保证线程 B 是在线程 A 执行完 wordCount 统计后开始 lineCount 加 1 的。

该怎么办呢?方法也很简单,代码示例如下。

class Chenmo {
    private int lineCount = 0;
    private int wordCount = 0;
    public void write() {
        String words = "我这一辈子,走过许多地方的路,行过许多地方的桥,看过许多次的云,喝过许多种类的酒,却只爱过一个正当年龄的人。";
        System.out.println(words);         synchronized (this) {
            lineCount++;
            wordCount++;
        }
    }
}

对行数统计(lineCount++)和字数统计(wordCount++)的代码进行加锁,保证这两行代码是原子性的。也就是说,线程 B 在进行统计的时候,必须要等待线程 A 统计完之后再开始。

synchronized (lock) {...} 是 Java 提供的一种简单的内置锁机制,用于保证代码块的原子性。线程在进入加锁的代码块之前自动获取锁,并且退出代码块的时候释放锁,可以保证一组语句作为一个不可分割的单元被执行。


上一篇:Java 并发编程(一):简介

下一篇:如何保证共享变量的原子性?

Java 并发编程(二):如何保证共享变量的原子性?的更多相关文章

  1. Java并发编程二三事

    Java并发编程二三事 转自我的Github 近日重新翻了一下<Java Concurrency in Practice>故以此文记之. 我觉得Java的并发可以从下面三个点去理解: * ...

  2. 【Java并发编程二】同步容器和并发容器

    一.同步容器 在Java中,同步容器包括两个部分,一个是vector和HashTable,查看vector.HashTable的实现代码,可以看到这些容器实现线程安全的方式就是将它们的状态封装起来,并 ...

  3. Java并发编程实战 03互斥锁 解决原子性问题

    文章系列 Java并发编程实战 01并发编程的Bug源头 Java并发编程实战 02Java如何解决可见性和有序性问题 摘要 在上一篇文章02Java如何解决可见性和有序性问题当中,我们解决了可见性和 ...

  4. Java并发编程 (二) 并发基础

    个人博客网:https://wushaopei.github.io/    (你想要这里多有) 一.CPU多级缓存-缓存一致性 1.CPU多级缓存 ​ 上图展示的是CPU高级缓存的配置,数据的读取和存 ...

  5. 【Java并发编程二】Java并发包

    1.Java容器 1.1.同步容器 Vector ArrayList是最常用的List实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问.数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时 ...

  6. 【漫画】JAVA并发编程三大Bug源头(可见性、原子性、有序性)

    原创声明:本文转载自公众号[胖滚猪学编程]​ 某日,胖滚猪写的代码导致了一个生产bug,奋战到凌晨三点依旧没有解决问题.胖滚熊一看,只用了一个volatile就解决了.并告知胖滚猪,这是并发编程导致的 ...

  7. Java并发编程实战(chapter_1)(原子性、可见性)

    混混噩噩看了很多多线程的书籍,一直认为自己还不够资格去阅读这本书.有种要高登大堂的感觉,被各种网络上.朋友.同事一顿外加一顿的宣传与传颂,多多少少再自我内心中产生了一种敬畏感.2月28好开始看了之后, ...

  8. JAVA 并发编程-线程范围内共享变量(五)

    线程范围内共享变量要实现的效果为: 多个对象间共享同一线程内的变量 watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsi ...

  9. Java并发编程(二):volatile关键字

    volatile是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制.volatile关键字有如下两个作用,一句话概括就是内存可见性和禁止重排序. 1)保证被volatile修饰的共享变量对所有线程总是可见的,也就 ...

随机推荐

  1. SpringBoot中读取配置文件的几种方式

    1.读取application文件 在application.yml或者properties文件中添加: info: name: xiaoming age: 13 sex: 1 读取方式如下: imp ...

  2. 基于Starling的mask实现

    作为一个从c++转过来的程序员,flash原生的自定义mask实在是太好用,能方便实现各种效果,比如新手引导的高亮.viewport效果等.可惜starling的显示对象并不支持mask特性,查阅go ...

  3. postman 测试http,接口

    1.form-data: 就是http请求中的multipart/form-data,它会将表单的数据处理为一条消息,以标签为单元,用分隔符分开.既可以上传键值对,也可以上传文件.当上传的字段是文件时 ...

  4. HTML加载FLASH(*.swf文件)详解

    引言 在web项目中经常会遇到在线浏览word文档,通常解决方法将word转换成pdf,然后在线浏览,但是在实际实现过程中,由于阅读器的原因,用户可以直接下载该pdf,这显然不是我们想要的,通过网络搜 ...

  5. Vue中拆分视图层代码的5点建议

    目录 一.框架的定位 二. Vue开发中的script拆分优化 1.组件划分 2.剥离业务逻辑代码 3. 剥离数据转换代码 4. 善用computed和filters处理数据展示 5. 使用direc ...

  6. NOIP前的模板复习和注意事项

    联赛除去今天刚好只有一个星期了,最后一个星期也很关键,要吃好睡好保持心情愉悦.当然也免不了最后的复习计划. 首先是模板,之前还有很多模板没有复习到,这些东西是一定要落实到位的. 每天往后面写一点... ...

  7. 卷积神经网络cnn的实现

    卷积神经网络 代码:https://github.com/TimVerion/cat 卷积层 卷积层:通过在原始图像上平移来提取特征,每一个特征就是一个特征映射 原理:基于人脑的图片识别过程,我们可以 ...

  8. linux环境部署,docker如何安装redis

    安装步骤 1. 安装Redis 通过docker search redis和docker pull redis下载redis镜像 2. 新建挂载配置文件夹 新建data和conf两个文件夹,位置随意. ...

  9. python实例:自动保存百度盘资源到百度盘中

    本实例的实现逻辑是,应用selenium UI自动化登录百度盘,读取存储百度分享地址和提取码的txt文档,打开百度盘分享地址,填入提取码,然后保存到指定的目录中 全部代码如下: # -*-coding ...

  10. cf 1102 B

    题意:求字符串中任意相邻两位是否可以可以由前一个加上任意个x或y屏蔽十位与后一位相等,如果可以需要添加的最少数字是多少,x值为0-9,y值也为0-9,求出任意x,y对应情形下字符串需要添加的最少数字, ...