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java线程安全问题

发布时间:2022-09-04 04:45:55

java中的线程安全是什么什么叫线程安全什么叫不安全

java中的线程安全是什么:
就是线程同步的意思,就是当一个程序对一个线程安全的方法或者语句进行访问的时候,其他的不能再对他进行操作了,必须等到这次访问结束以后才能对这个线程安全的方法进行访问

什么叫线程安全:
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则就可能影响线程安全。

② Java的List如何实现线程安全

解决这个问题通常有两种方法(个人认为)
一:使用synchronized关键字,这个大家应该都很熟悉了,不解释了;
二:使用Collections.synchronizedList();使用方法如下:
假如你创建的代码如下:List<Map<String,Object>> data=new ArrayList<Map<String,Object>>();
那么为了解决这个线程安全问题你可以这么使用Collections.synchronizedList(),如:
List<Map<String,Object>> data=Collections.synchronizedList(new ArrayList<Map<String,Object>>());
其他的都没变,使用的方法也几乎与ArrayList一样,大家可以参考下api文档;
额外说下 ArrayList与LinkedList;这两个都是接口List下的一个实现,用法都一样,但用的场所的有点不同,ArrayList适合于进行大量的随机访问的情况下使用,LinkedList适合在表中进行插入、删除时使用,二者都是非线程安全,解决方法同上(为了避免线程安全,以上采取的方法,特别是第二种,其实是非常损耗性能的)。

③ java是线程安全的吗

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。(Vector,HashTab;le)
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。(ArrayList,LinkedList,HashMap等)
概念:
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则的话就可能影响线程安全。
例子:
比如一个 ArrayList 类,在添加一个元素的时候,它可能会有两步来完成:1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素;2. 增大 Size 的值。
在单线程运行的情况下,如果 Size = 0,添加一个元素后,此元素在位置 0,而且 Size=1;
而如果是在多线程情况下,比如有两个线程,线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停,线程 B
得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素,因为此时 Size 仍然等于 0
(注意哦,我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦,而线程A仅仅完成了步骤1),所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行,都增加
Size 的值。
那好,我们来看看 ArrayList 的情况,元素实际上只有一个,存放在位置 0,而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。
安全性:
线程安全性不是一个非真即假的命题。 Vector 的方法都是同步的,因为java会有相应的机制是同一时刻只有一个线程对这个变量操作。并且
Vector 明确地设计为在多线程环境中工作。但是它的线程安全性是有限制的,即在某些方法之间有状态依赖(类似地,如果在迭代过程中 Vector
被其他线程修改,那么由 Vector.iterator() 返回的
iterator会抛出)。
对于 Java 类中常见的线程安全性级别,没有一种分类系统可被广泛接受,不过重要的是在编写类时尽量记录下它们的线程安全行为。
Bloch 给出了描述五类线程安全性的分类方法:不可变、线程安全、有条件线程安全、线程兼容和线程对立。只要明确地记录下线程安全特性,那么您是否使用这种系统都没关系。这种系统有其局限性
– 各类之间的界线不是百分之百地明确,而且有些情况它没照顾到 –
但是这套系统是一个很好的起点。这种分类系统的核心是调用者是否可以或者必须用外部同步包围操作(或者一系列操作)。下面几节分别描述了线程安全性的这五种类别。
不可变
不可变的对象一定是线程安全的,并且永远也不需要额外的同步。因为一个不可变的对象只要构建正确,其外部可见状态永远也不会改变,永远也不会看到它处于不一致的状态。Java
类库中大多数基本数值类如 Integer 、 String 和 BigInteger 都是不可变的。
需要注意的是,对于Integer,该类不提供add方法,加法是使用+来直接操作。而+操作是不具线程安全的。这是提供原子操作类AtomicInteger的原。
线程安全
线程安全的对象具有在上面“线程安全”一节中描述的属性 –
由类的规格说明所规定的约束在对象被多个线程访问时仍然有效,不管运行时环境如何排线程都不需要任何额外的同步。这种线程安全性保证是很严格的 –
许多类,如 Hashtable 或者 Vector 都不能满足这种严格的定义。
有条件的线程安全
有条件的线程安全类对于单独的操作可以是线程安全的,但是某些操作序列可能需要外部同步。条件线程安全的最常见的例子是遍历由 Hashtable
或者 Vector 或者返回的迭代器 – 由这些类返回的 fail-fast
迭代器假定在迭代器进行遍历的时候底层集合不会有变化。为了保证其他线程不会在遍历的时候改变集合,进行迭代的线程应该确保它是独占性地访问集合以实现遍历的完整性。通常,独占性的访问是由对锁的同步保证的
– 并且类的文档应该说明是哪个锁(通常是对象的内部监视器(intrinsic monitor))。
如果对一个有条件线程安全类进行记录,那么您应该不仅要记录它是有条件线程安全的,而且还要记录必须防止哪些操作序列的并发访问。用户可以合理地假设其他操作序列不需要任何额外的同步。
线程兼容
线程兼容类不是线程安全的,但是可以通过正确使用同步而在并发环境中安全地使用。这可能意味着用一个 synchronized
块包围每一个方法调用,或者创建一个包装器对象,其中每一个方法都是同步的(就像 Collections.synchronizedList()
一样)。也可能意味着用 synchronized
块包围某些操作序列。为了最大程度地利用线程兼容类,如果所有调用都使用同一个块,那么就不应该要求调用者对该块同步。这样做会使线程兼容的对象作为变量实例包含在其他线程安全的对象中,从而可以利用其所有者对象的同步。
许多常见的类是线程兼容的,如集合类 ArrayList 和 HashMap 、 java.text.SimpleDateFormat 、或者 JDBC 类 Connection 和 ResultSet 。
线程对立
线程对立类是那些不管是否调用了外部同步都不能在并发使用时安全地呈现的类。线程对立很少见,当类修改静态数据,而静态数据会影响在其他线程中执行的其他类的行为,这时通常会出现线程对立。线程对立类的一个例子是调用 System.setOut() 的类。

④ 如何创建线程如何保证线程安全

线程安全等级

之前的博客中已有所提及“线程安全”问题,一般我们常说某某类是线程安全的,某某是非线程安全的。其实线程安全并不是一个“非黑即白”单项选择题。按照“线程安全”的安全程度由强到弱来排序,我们可以将java语言中各种操作共享的数据分为以下5类:不可变、绝对线程安全、相对线程安全、线程兼容和线程对立。

1、不可变

在java语言中,不可变的对象一定是线程安全的,无论是对象的方法实现还是方法的调用者,都不需要再采取任何的线程安全保障措施。如final关键字修饰的数据不可修改,可靠性最高。

2、绝对线程安全

绝对的线程安全完全满足Brian GoetZ给出的线程安全的定义,这个定义其实是很严格的,一个类要达到“不管运行时环境如何,调用者都不需要任何额外的同步措施”通常需要付出很大的代价。

3、相对线程安全

相对线程安全就是我们通常意义上所讲的一个类是“线程安全”的。

它需要保证对这个对象单独的操作是线程安全的,我们在调用的时候不需要做额外的保障措施,但是对于一些特定顺序的连续调用,就可能需要在调用端使用额外的同步手段来保证调用的正确性。

在java语言中,大部分的线程安全类都属于相对线程安全的,例如Vector、HashTable、Collections的synchronizedCollection()方法保证的集合。

4、线程兼容

线程兼容就是我们通常意义上所讲的一个类不是线程安全的。

线程兼容是指对象本身并不是线程安全的,但是可以通过在调用端正确地使用同步手段来保证对象在并发环境下可以安全地使用。Java API中大部分的类都是属于线程兼容的。如与前面的Vector和HashTable相对应的集合类ArrayList和HashMap等。

5、线程对立

线程对立是指无论调用端是否采取了同步错误,都无法在多线程环境中并发使用的代码。由于java语言天生就具有多线程特性,线程对立这种排斥多线程的代码是很少出现的。

一个线程对立的例子是Thread类的supend()和resume()方法。如果有两个线程同时持有一个线程对象,一个尝试去中断线程,另一个尝试去恢复线程,如果并发进行的话,无论调用时是否进行了同步,目标线程都有死锁风险。正因此如此,这两个方法已经被废弃啦。

二、线程安全的实现方法

保证线程安全以是否需要同步手段分类,分为同步方案和无需同步方案。

1、互斥同步

互斥同步是最常见的一种并发正确性保障手段。同步是指在多线程并发访问共享数据时,保证共享数据在同一时刻只被一个线程使用(同一时刻,只有一个线程在操作共享数据)。而互斥是实现同步的一种手段,临界区、互斥量和信号量都是主要的互斥实现方式。因此,在这4个字里面,互斥是因,同步是果;互斥是方法,同步是目的。

在java中,最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字,synchronized关键字编译之后,会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这两个字节码质量,这两个字节码指令都需要一个reference类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。

此外,ReentrantLock也是通过互斥来实现同步。在基本用法上,ReentrantLock与synchronized很相似,他们都具备一样的线程重入特性。

互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题,因此这种同步也成为阻塞同步。从处理问题的方式上说,互斥同步属于一种悲观的并发策略,总是认为只要不去做正确地同步措施(例如加锁),那就肯定会出现问题,无论共享数据是否真的会出现竞争,它都要进行加锁。

2、非阻塞同步

随着硬件指令集的发展,出现了基于冲突检测的乐观并发策略,通俗地说,就是先进行操作,如果没有其他线程争用共享数据,那操作就成功了;如果共享数据有争用,产生了冲突,那就再采用其他的补偿措施。(最常见的补偿错误就是不断地重试,直到成功为止),这种乐观的并发策略的许多实现都不需要把线程挂起,因此这种同步操作称为非阻塞同步。

非阻塞的实现CAS(compareandswap):CAS指令需要有3个操作数,分别是内存地址(在java中理解为变量的内存地址,用V表示)、旧的预期值(用A表示)和新值(用B表示)。CAS指令执行时,CAS指令指令时,当且仅当V处的值符合旧预期值A时,处理器用B更新V处的值,否则它就不执行更新,但是无论是否更新了V处的值,都会返回V的旧值,上述的处理过程是一个原子操作。

CAS缺点:

ABA问题:因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化,但是实际上却变化了。

ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加版本号,每次变量更新的时候把版本号加一,那么A-B-A就变成了1A-2B-3C。JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

3、无需同步方案

要保证线程安全,并不是一定就要进行同步,两者没有因果关系。同步只是保证共享数据争用时的正确性的手段,如果一个方法本来就不涉及共享数据,那它自然就无需任何同步操作去保证正确性,因此会有一些代码天生就是线程安全的。

1)可重入代码

可重入代码(ReentrantCode)也称为纯代码(Pure Code),可以在代码执行的任何时刻中断它,转而去执行另外一段代码,而在控制权返回后,原来的程序不会出现任何错误。所有的可重入代码都是线程安全的,但是并非所有的线程安全的代码都是可重入的。

可重入代码的特点是不依赖存储在堆上的数据和公用的系统资源、用到的状态量都是由参数中传入、不调用 非可重入的方法等。

(类比:synchronized拥有锁重入的功能,也就是在使用synchronized时,当一个线程得到一个对象锁后,再次请求此对象锁时时可以再次得到该对象的锁)

2)线程本地存储

如果一段代码中所需的数据必须与其他代码共享,那就看看这些共享数据的代码是否能保证在同一个线程中执行?如果能保证,我们就可以把共享数据的可见范围限制在同一个线程之内。这样无需同步也能保证线程之间不出现数据的争用问题。

符合这种特点的应用并不少见,大部分使用消费队列的架构模式(如“生产者-消费者”模式)都会将产品的消费过程尽量在一个线程中消费完。其中最重要的一个应用实例就是经典的Web交互模型中的“一个请求对应一个服务器线程(Thread-per-Request)”的处理方式,这种处理方式的广泛应用使得很多Web服务器应用都可以使用线程本地存储来解决线程安全问题。

⑤ java中的线程安全问题

其实就一句话:只要是有多个线程访问并修改某个变量或是区域的话,一定要加上同步设置(比如同步控制语句,互斥锁,信号量,原子操作等等)。
b/s结构中,如果你不编写类似apache等的http
server,那么你不用考虑线程安全这个问题。
如果有多个用户访问数据库的情况出现:
1.若数据库中间件封装了同步功能,则不需要考虑线程安全;
2.若数据库本身支持并发操作,则不需要考虑线程安全;
3.否则则需要考虑线程安全的问题。

⑥ 如何确保Java线程安全

在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步,使用原子类(atomicconcurrentclasses),实现并发锁,使用volatile关键字,使用不变类和线程安全类。

⑦ Java中所说的线程安全是指什么

关于线程安全,是指当多个线程访问同一个变量时,该变量不会因为多线程访问产生意想不到的问题,为了避免多线程访问的不可预知的问题,对于程序中多线程能访问到的变量要加锁,即加synchronized,放在同步块中,或者对改变该变量值的方法加synchronized限制。当然jdk中自带的一些类本身就实现了该机制,本身就是线程安全的,比如StringBuffer,Vector等。

⑧ Java开发中线程的安全问题以及产生的原因

Java如何保证原子性常用的保证Java操作原子性的工具是锁和同步方法(或者同步代码块)。使用锁,可以保证同一时间只有一个线程能拿到锁,也就保证了同一时间只有一个线程能执行申请锁和释放锁之间的代码。
与锁类似的是同步方法或者同步代码块。使用非静态同步方法时,锁住的是当前实例;使用静态同步方法时,锁住的是该类的Class对象;使用静态代码块时,锁住的是synchronized关键字后面括号内的对象。

⑨ 几个关于java线程安全的老问题。

1.错,只有当多个线程访问并修改同一个带属性的对象时才产生线程安全问题
2.在多线程共享的情况下成立
3.仍然会有线程安全问题,除非不使用任何共享属性
4.没看出问题

5.对的

⑩ Java中如何使方法线程安全

线程不安全的场合很多,比如像操作系统中的用户界面、打印机等外设、控制台输出,都不允许并发(设想两个程序同时要输出文字到同一个屏幕,那还不乱套了)
在代码中,每个线程有自己的堆栈但是共享整个堆,所以访问那些全局的变量,也必须同步,否则会出现脏读数据。
同步也不是万能的良药。不当的锁定会导致程序死锁,而且多线程本身就是为了提高性能,但是同步使用多了,程序又实质上退化成了单线程程序,用多线程的意义也就没了。

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