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Java线程安全和非线程安全

panda2010
 panda2010
发布于 2017/05/13 09:22
字数 1494
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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?

[java] view plain copy

 

  1. public class Main  
  2. {  
  3.     public static void main(String[] args)  
  4.     {  
  5.         // 进行10次测试  
  6.         for(int i = 0; i < 10; i++)  
  7.         {  
  8.             test();  
  9.         }  
  10.     }  
  11.       
  12.     public static void test()  
  13.     {  
  14.         // 用来测试的List  
  15.         List<Object> list = new ArrayList<Object>();  
  16.           
  17.         // 线程数量(1000)  
  18.         int threadCount = 1000;  
  19.           
  20.         // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕  
  21.         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);  
  22.           
  23.         // 启动threadCount个子线程  
  24.         for(int i = 0; i < threadCount; i++)  
  25.         {  
  26.             Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));  
  27.             thread.start();  
  28.         }  
  29.           
  30.         try  
  31.         {  
  32.             // 主线程等待所有子线程执行完成,再向下执行  
  33.             countDownLatch.await();  
  34.         }  
  35.         catch (InterruptedException e)  
  36.         {  
  37.             e.printStackTrace();  
  38.         }  
  39.           
  40.         // List的size  
  41.         System.out.println(list.size());  
  42.     }  
  43. }  
  44.   
  45. class MyThread implements Runnable  
  46. {  
  47.     private List<Object> list;  
  48.       
  49.     private CountDownLatch countDownLatch;  
  50.       
  51.     public MyThread(List<Object> list, CountDownLatch countDownLatch)  
  52.     {  
  53.         this.list = list;  
  54.         this.countDownLatch = countDownLatch;  
  55.     }  
  56.       
  57.     public void run()  
  58.     {  
  59.         // 每个线程向List中添加100个元素  
  60.         for(int i = 0; i < 100; i++)  
  61.         {  
  62.             list.add(new Object());  
  63.         }  
  64.           
  65.         // 完成一个子线程  
  66.         countDownLatch.countDown();  
  67.     }  
  68. }  


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:

99946

100000

100000

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

 

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

 

[java] view plain copy

 

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

改成

 

 

[java] view plain copy

 

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


再运行程序。

 

 

 

输出结果:

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

 

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:

[java] view plain copy

 

  1. public class Main  
  2. {  
  3.     public static void main(String[] args)  
  4.     {  
  5.         // 进行10次测试  
  6.         for(int i = 0; i < 10; i++)  
  7.         {  
  8.             test();  
  9.         }  
  10.     }  
  11.       
  12.     public static void test()  
  13.     {  
  14.         // 计数器  
  15.         Counter counter = new Counter();  
  16.           
  17.         // 线程数量(1000)  
  18.         int threadCount = 1000;  
  19.           
  20.         // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕  
  21.         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);  
  22.           
  23.         // 启动threadCount个子线程  
  24.         for(int i = 0; i < threadCount; i++)  
  25.         {  
  26.             Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));  
  27.             thread.start();  
  28.         }  
  29.           
  30.         try  
  31.         {  
  32.             // 主线程等待所有子线程执行完成,再向下执行  
  33.             countDownLatch.await();  
  34.         }  
  35.         catch (InterruptedException e)  
  36.         {  
  37.             e.printStackTrace();  
  38.         }  
  39.           
  40.         // 计数器的值  
  41.         System.out.println(counter.getCount());  
  42.     }  
  43. }  
  44.   
  45. class MyThread implements Runnable  
  46. {  
  47.     private Counter counter;  
  48.       
  49.     private CountDownLatch countDownLatch;  
  50.       
  51.     public MyThread(Counter counter, CountDownLatch countDownLatch)  
  52.     {  
  53.         this.counter = counter;  
  54.         this.countDownLatch = countDownLatch;  
  55.     }  
  56.       
  57.     public void run()  
  58.     {  
  59.         // 每个线程向Counter中进行10000次累加  
  60.         for(int i = 0; i < 10000; i++)  
  61.         {  
  62.             counter.addCount();  
  63.         }  
  64.           
  65.         // 完成一个子线程  
  66.         countDownLatch.countDown();  
  67.     }  
  68. }  
  69.   
  70. class Counter  
  71. {  
  72.     private int count = 0;  
  73.   
  74.     public int getCount()  
  75.     {  
  76.         return count;  
  77.     }  
  78.   
  79.     public void addCount()  
  80.     {  
  81.         count++;  
  82.     }  
  83. }  

 

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:

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

 

稍加修改,把Counter改成线程安全的计数器:

 

[java] view plain copy

 

  1. class Counter  
  2. {  
  3.     private int count = 0;  
  4.   
  5.     public int getCount()  
  6.     {  
  7.         return count;  
  8.     }  
  9.   
  10.     public synchronized void addCount()  
  11.     {  
  12.         count++;  
  13.     }  
  14. }  

 

 

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:

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

 

作者:叉叉哥   转载请注明出处:http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832

 

本文转载自:http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832

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