Java线程安全与非线程安全解析

更新时间：2017年10月11日 16:16:32 作者：CoolRandy

这篇文章主要介绍了Java线程安全与非线程安全解析，涉及非线程安全现象模拟以及线程安全的实现等相关内容，需要的朋友可以参考，一起交流学习。

ArrayList和Vector有什么区别？HashMap和HashTable有什么区别？StringBuilder和StringBuffer有什么区别？这些都是Java面试中常见的基础问题。面对这样的问题，回答是：ArrayList是非线程安全的，Vector是线程安全的；HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的；StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。因为这是昨晚刚背的《Java面试题大全》上面写的。此时如果继续问：什么是线程安全？线程安全和非线程安全有什么区别？分别在什么情况下使用？这样一连串的问题，一口老血就喷出来了…

非线程安全的现象模拟

这里就使用ArrayList和Vector二者来说明。

下面的代码，在主线程中new了一个非线程安全的ArrayList，然后开1000个线程分别向这个ArrayList里面添加元素，每个线程添加100个元素，等所有线程执行完成后，这个ArrayList的size应该是多少？应该是100000个？

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 进行10次测试 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 用来测试的List 
    List<Object> list = new ArrayList<Object>(); 
    // 线程数量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 启动threadCount个子线程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行 
      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() 
  { 
    // 每个线程向List中添加100个元素 
    for(int i = 0; i < 100; i++) 
    { 
      list.add(new Object()); 
    } 
    // 完成一个子线程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
}

上面进行了10次测试（为什么要测试10次？因为非线程安全并不是每次都会导致问题）。

输出结果：

上面的输出结果发现，并不是每次测试结果都是100000，有好几次测试最后ArrayList的size小于100000，甚至时不时会抛出个IndexOutOfBoundsException异常。（如果没有这个现象可以多试几次）

这就是非线程安全带来的问题了。上面的代码如果用于生产环境，就会有隐患就会有BUG了。

再用线程安全的Vector来进行测试，上面代码改变一处，test()方法中

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

改成

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

再运行程序。

输出结果：

再多跑几次，发现都是100000，没有任何问题。因为Vector是线程安全的，在多线程操作同一个Vector对象时，不会有任何问题。

再换成LinkedList试试，同样还会出现ArrayList类似的问题，因为LinkedList也是非线程安全的。

二者如何取舍

非线程安全是指多线程操作同一个对象可能会出现问题。而线程安全则是多线程操作同一个对象不会有问题。

线程安全必须要使用很多synchronized关键字来同步控制，所以必然会导致性能的降低。

所以在使用的时候，如果是多个线程操作同一个对象，那么使用线程安全的Vector；否则，就使用效率更高的ArrayList。

非线程安全!=不安全

有人在使用过程中有一个不正确的观点：我的程序是多线程的，不能使用ArrayList要使用Vector，这样才安全。

非线程安全并不是多线程环境下就不能使用。注意我上面有说到：多线程操作同一个对象。注意是同一个对象。比如最上面那个模拟，就是在主线程中new的一个ArrayList然后多个线程操作同一个ArrayList对象。

如果是每个线程中new一个ArrayList，而这个ArrayList只在这一个线程中使用，那么肯定是没问题的。

线程安全的实现

线程安全是通过线程同步控制来实现的，也就是synchronized关键字。

在这里，我用代码分别实现了一个非线程安全的计数器和线程安全的计数器Counter，并对他们分别进行了多线程测试。

非线程安全的计数器：

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 进行10次测试 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 计数器 
    Counter counter = new Counter(); 
    // 线程数量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 启动threadCount个子线程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行 
      countDownLatch.await(); 
    } 
    catch (InterruptedException e) 
    { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
    // 计数器的值 
    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() 
  { 
    // 每个线程向Counter中进行10000次累加 
    for(int i = 0; i < 10000; i++) 
    { 
      counter.addCount(); 
    } 
    // 完成一个子线程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
} 
class Counter 
{ 
  private int count = 0; 
  public int getCount() 
  { 
    return count; 
  } 
  public void addCount() 
  { 
    count++; 
  } 
}

上面的测试代码中，开启1000个线程，每个线程对计数器进行10000次累加，最终输出结果应该是10000000。

但是上面代码中的Counter未进行同步控制，所以非线程安全。

输出结果：

稍加修改，把Counter改成线程安全的计数器：

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，就成为一个线程安全的计数器了。再执行程序。

输出结果：

总结

以上就是本文关于Java线程安全与非线程安全解析的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以参阅：Java线程安全基础概念解析、Java多线程ForkJoinPool实例详解、浅谈Java多线程处理中Future的妙用（附源码）等，有什么问题可以随时留言，欢迎大家交流讨论。

您可能感兴趣的文章:

SpringBoot3集成Kafka的方法详解
Kafka是一个开源的分布式事件流平台,常被用于高性能数据管道、流分析、数据集成和关键任务应用,下面我们就来看看SpringBoot3是如何集成Kafka的吧
2023-08-08
Struts2 控制文件上传下载功能实例代码
这篇文章主要介绍了Struts2 控制文件上传下载功能实例代码,非常不错，具有参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下
2017-05-05
tio-boot整合hotswap-classloader实现热加载方法实例
这篇文章主要为大家介绍了tio-boot整合hotswap-classloader实现热加载方法实例,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
2023-12-12
Java实现合并两个有序序列算法示例
这篇文章主要介绍了Java实现合并两个有序序列算法,简单描述了序列合并算法的原理与java合并有序序列的具体操作步骤及相关实现技巧,需要的朋友可以参考下
2017-09-09
Spring Boot 2.X整合Spring-cache(让你的网站速度飞起来)
这篇文章主要介绍了Spring Boot 2.X整合Spring-cache(让你的网站速度飞起来)，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2019-09-09
Java数据结构--时间和空间复杂度
这篇文章主要介绍了java数据结构的时间和空间复杂度,小编觉得这篇文写的不错，感兴趣的朋友可以了解下，希望能够给你带来帮助
2021-08-08
Spring中SmartLifecycle的用法解读
这篇文章主要介绍了Spring中SmartLifecycle的用法解读，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教
2021-09-09
解决javac不是内部或外部命令,也不是可运行程序的报错问题
在学着使用Java的命令行来编译java文件的时候，遇到了这个问题，本文主要介绍了解决javac不是内部或外部命令,也不是可运行程序的报错问题，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们可以参考一下
2022-04-04
ShardingSphere解析SQL示例详解
这篇文章主要为大家介绍了ShardingSphere解析SQL的示例详解，有需要的朋友可以借鉴参考下，希望能够有所帮助，祝大家多多进步，早日升职加薪
2022-08-08
关于ireport中传入list的处理方式
这篇文章主要介绍了关于ireport中传入list的处理方式，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教
2023-02-02