多線程之 線程安全與非線程安全

 

　　ArrayList和Vector有什麼區別?

　　HashMap和HashTable有什麼區別?

　　StringBuilder和StringBuffer有什麼區別? 

　　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。

　　此時如果繼續問：什麼是線程安全？線程安全和非線程安全有什麼區別？分別在什麼情況下使用？

線程安全：

　　當多個線程類併發操作某類的某個方法，(在該方法內部)來修改這個類的某個成員變量的值，不會出錯，則我們就說，該的這個方法是線程安全的。

　　某類的某方法是否線程安全的關鍵是：

　　(1) 該方法是否修改該類的成員變量;

　　(2) 是否給該方法加鎖(是否用synchronized關鍵字修飾）。 

線程不安全：

　　當多個線程類併發操作某類的某個方法，(在該方法內部)來修改這個類的某個成員變量的值，很容易就會發生錯誤，故我們就說，這個方法是線程不安全的。如果要把這個方法變成線程安全的，則用 synchronized關鍵字來修飾該方法即可。

 　　注：用 synchronized關鍵字修飾方法，會導致加鎖，雖然可以使該方法線程安全，但是會極大的降低該方法的執行效率，故要慎用該關鍵字。

　　

 

線程安全：

　　多個線程(類)同時執行同一段代碼,就可能出現安全問題。

　　看下面的代碼，來理解線程安全 

　　public Double pi() {   
　　　　int a = 22;   
　　　　int b = 7;   
　　　　return new Double(a / b);   
　　}  

　　現在在執行這個方法時，每一個線程都有自己的獨立的棧區。當線程進入到方法執行斷的時候，一個方法變量在方法代碼段中被創建，並保存在線程的棧區(靜態方法也放在這裏)。不同線程執行這段代碼時，會有不同的a/b變量。所以這裏是線程安全的，因爲沒有數據共享。 

　　考慮下面的例子，多線程情況下只執行一次並可以重用結果： 

　　private Double pi = null;   
　　public Double pi() {   
　　　　if (pi == null) {   
　　　　　　pi = new Double(22 / 7);   
　　　　}   
　　　　return pi;   
　　}   

　　這個地方雖然優化了，但可惜他不是線程安全的。 

　　兩個線程併發執行的時候同時進入到pi==null這個位置，這樣可能會new出一個髒的數據. 

 

　　Consider this example which uses ThreadLocal to make the method pi() again thread-safe while still offering performance gains:  

　　private static ThreadLocal pi = new ThreadLocal();   
　　public Double pi() {   
　　　　if (pi.get() == null) {   
　　　　　　pi.set(new Double(22 / 7));   
　　　　}     
　　　　return (Double)pi.get();   
　　}  
　　ThreadLocal類封裝了任何類型對象，並把它綁定到當前線程。線程執行pi()方法的時候，實例pi返回的是當前線程的對象。這樣的調用是線程安全的。 
　　Writing thread-safe code requires you to be careful when using instance variables or static variables, especially when you are modifying objects that may be used by other threads.   

 

　　用 ArrayList還是 Vector，二者如何取捨? 

　　線程安全：指多線程操作同一個對象的某方法，修改該類的成員變量時，不會出現錯誤。 

　　非線程安全：指多線程操作同一個對象的某方法，修改該類的成員變量時，可能會出現錯誤。 

　　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，那麼使用線程安全的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然後多個線程操作同一個ArrayList對象，就會有安全問題。 

　　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，那麼肯定是沒安全問題的。

 

總結： 

　　若多個線程同時修改某個外部傳來的對象的成員變量，很容易就會出現錯誤，我們稱之爲線程不安全。(該類的這個方法是線程不安全的。若要線程安全，用synchronized關鍵字修飾即可)。