Java線程安全與非線程安全解析
ArrayList和Vector有什么區(qū)別？HashMap和HashTable有什么區(qū)別？StringBuilder和StringBuffer有什么區(qū)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。因為這是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫的。此時如果繼續(xù)問：什么是線程安全？線程安全和非線程安全有什么區(qū)別？分別在什么情況下使用？這樣一連串的問題，一口老血就噴出來了…
非線程安全的現(xiàn)象模擬
這里就使用ArrayList和Vector二者來說明。
下面的代碼，在主線程中new了一個非線程安全的ArrayList，然后開1000個線程分別向這個ArrayList里面添加元素，每個線程添加100個元素，等所有線程執(zhí)行完成后，這個ArrayList的size應該是多少？應該是100000個？
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
// 進行10次測試
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
test();
}
}
public static void test()
{
// 用來測試的List
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
// 線程數(shù)量(1000)
int threadCount = 1000;
// 用來讓主線程等待threadCount個子線程執(zhí)行完畢
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
// 啟動threadCount個子線程
for(int i = 0; i < threadCount; i++)
{
Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
thread.start();
}
try
{
// 主線程等待所有子線程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)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()
{
// 每個線程向List中添加100個元素
for(int i = 0; i < 100; i++)
{
list.add(new Object());
}
// 完成一個子線程
countDownLatch.countDown();
}
}
上面進行了10次測試（為什么要測試10次？因為非線程安全并不是每次都會導致問題）。
輸出結果：
99946 100000 100000 100000 99998 99959 100000 99975 100000 99996
上面的輸出結果發(fā)現(xiàn)，并不是每次測試結果都是100000，有好幾次測試最后ArrayList的size小于100000，甚至時不時會拋出個IndexOutOfBoundsException異常。（如果沒有這個現(xiàn)象可以多試幾次）
這就是非線程安全帶來的問題了。上面的代碼如果用于生產(chǎn)環(huán)境，就會有隱患就會有BUG了。
再用線程安全的Vector來進行測試，上面代碼改變一處，test()方法中
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
改成
List<Object> list = new Vector<Object>();
再運行程序。
輸出結果：
100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000
再多跑幾次，發(fā)現(xiàn)都是100000，沒有任何問題。因為Vector是線程安全的，在多線程操作同一個Vector對象時，不會有任何問題。
再換成LinkedList試試，同樣還會出現(xiàn)ArrayList類似的問題，因為LinkedList也是非線程安全的。
二者如何取舍
非線程安全是指多線程操作同一個對象可能會出現(xiàn)問題。而線程安全則是多線程操作同一個對象不會有問題。
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，那么使用線程安全的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。
非線程安全并不是多線程環(huán)境下就不能使用。注意我上面有說到：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然后多個線程操作同一個ArrayList對象。
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，那么肯定是沒問題的。
線程安全的實現(xiàn)
線程安全是通過線程同步控制來實現(xiàn)的，也就是synchronized關鍵字。
在這里，我用代碼分別實現(xiàn)了一個非線程安全的計數(shù)器和線程安全的計數(shù)器Counter，并對他們分別進行了多線程測試。
非線程安全的計數(shù)器：
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
// 進行10次測試
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
test();
}
}
public static void test()
{
// 計數(shù)器
Counter counter = new Counter();
// 線程數(shù)量(1000)
int threadCount = 1000;
// 用來讓主線程等待threadCount個子線程執(zhí)行完畢
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
// 啟動threadCount個子線程
for(int i = 0; i < threadCount; i++)
{
Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
thread.start();
}
try
{
// 主線程等待所有子線程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)行
countDownLatch.await();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
// 計數(shù)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()
{
// 每個線程向Counter中進行10000次累加
for(int i = 0; i < 10000; i++)
{
counter.addCount();
}
// 完成一個子線程
countDownLatch.countDown();
}
}
class Counter
{
private int count = 0;
public int getCount()
{
return count;
}
public void addCount()
{
count++;
}
}
上面的測試代碼中，開啟1000個線程，每個線程對計數(shù)器進行10000次累加，最終輸出結果應該是10000000。
但是上面代碼中的Counter未進行同步控制，所以非線程安全。
輸出結果：
9963727 9973178 9999577 9987650 9988734 9988665 9987820 9990847 9992305 9972233
稍加修改，把Counter改成線程安全的計數(shù)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，就成為一個線程安全的計數(shù)器了。再執(zhí)行程序。
輸出結果：
10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000
總結
以上就是本文關于Java線程安全與非線程安全解析的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以參閱：Java線程安全基礎概念解析、Java多線程ForkJoinPool實例詳解、淺談Java多線程處理中Future的妙用（附源碼）等，有什么問題可以隨時留言，歡迎大家交流討論。
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