这8种保证线程安全的技术你都知道吗？

淩亂°似流年 2024-04-07 14:28 66阅读 0赞

并发情况下如何保证数据安全，一直都是开发人员每天都要面对的问题，稍不注意就会出现数据异常，造成不可挽回的结果。笔者根据自己的实际开发经验，总结了下面几种保证数据安全的技术手段：

1.  无状态
2.  不可变
3.  安全的发布
4.  volatile
5.  synchronized
6.  lock
7.  cas
8.  threadlocal

## 一.无状态 ##

我们都知道只有多个线程访问公共资源的时候，才可能出现数据安全问题，那么如果我们没有公共资源，是不是就没有这个问题呢？

public class NoStatusService {
       
        public void add(String status) {
               System.out.println("add status:" + status);    }
        public void update(String status) {
               System.out.println("update status:" + status);    }}

## 二.不可变 ##

如果多个线程访问公共资源是不可变的，也不会出现数据的安全性问题。

public class NoChangeService {
           public static final String DEFAULT_NAME = "abc";
        public void add(String status) {
               System.out.println("add status:" + status);    }}

## 三.安全的发布 ##

如果类中有公共资源，但是没有对外开放访问权限，即对外安全发布，也没有线程安全问题

public class SafePublishService {
           private String name;
        public String getName() {
               return name;    }
        public void add(String status) {
               System.out.println("add status:" + status);    }}

## 四.volatile ##

如果有些公共资源只是一个开关，只要求可见性，不要求原子性，这样可以用volidate关键字定义来解决问题。

public class FlagService {
           public volatile boolean flag = false;
        public void change() {
               if (flag) {
                   System.out.println("return");            return;        }              flag = true;        System.out.println("change");    }}

## 五.synchronized ##

使用JDK内部提供的同步机制，这也是使用比较多的手段，分为：方法同步 和 代码块同步，我们优先使用代码块同步，因为方法同步的范围更大，更消耗性能。每个对象内部都又一把锁，只有抢答那把锁的线程，才能进入代码块里，代码块执行完之后，会自动释放锁。

public class SyncService {
           private int age = 1;
        public synchronized void add(int i) {
               age = age + i;                System.out.println("age:" + age);    }
        public void update(int i) {
               synchronized (this) {
                   age = age + i;                                      System.out.println("age:" + age);        }         }}

## 六.lock ##

除了使用synchronized关键字实现同步功能之外，JDK还提供了lock显示锁的方式。它包含：可重入锁、读写锁 等更多更强大的功能，有个小问题就是需要手动释放锁，不过在编码时提供了更多的灵活性。

public class LockService {
           private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();    public int age = 1;        public void add(int i) {
               try {
                   reentrantLock.lock();            age = age + i;                       System.out.println("age:" + age);        } finally {
                   reentrantLock.unlock();                }       }}

## 七.cas ##

JDK除了使用锁的机制解决多线程情况下数据安全问题之外，还提供了cas机制。这种机制是使用CPU中比较和交换指令的原子性，JDK里面是通过Unsafe类实现的。cas需要四个值：旧数据、期望数据、新数据 和 地址，比较旧数据 和 期望的数据如果一样的话，就把旧数据改成新数据，当前线程不断自旋，一直到成功为止。不过可能会出现aba问题，需要使用AtomicStampedReference增加版本号解决。其实，实际工作中很少直接使用Unsafe类的，一般用atomic包下面的类即可。

public class AtomicService {
           private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();        public int add(int i) {
               return atomicInteger.getAndAdd(i);    }}

## 八.threadlocal ##

除了上面几种解决思路之外，JDK还提供了另外一种用空间换时间的新思路：threadlocal。它的核心思想是：共享变量在每个线程都有一个副本，每个线程操作的都是自己的副本，对另外的线程没有影响。特别注意，使用threadlocal时，使用完之后，要记得调用remove方法，不然可能会出现内存泄露问题。

public class ThreadLocalService {
           private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
        public void add(int i) {
               Integer integer = threadLocal.get();        threadLocal.set(integer == null ? 0 : integer + i);    }
    }

## 总结 ##

本文介绍了8种多线程情况下保证数据安全的技术手段，当然实际工作中可能会有其他。技术没有好坏之分，主要是看使用的场景，需要在不同的场景下使用不同的技术。