Java线程安全和非线程安全

灰太狼 2022-06-01 05:48 254阅读 0赞

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][view plain]

1.  publicclass Main 
2.  \{ 
3.  publicstaticvoid 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. publicstaticvoid 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. publicvoid 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

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][view plain]

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

改成

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

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

再运行程序。

输出结果：

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][view plain]

1.  publicclass Main 
2.  \{ 
3.  publicstaticvoid 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. publicstaticvoid 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. publicvoid 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. privateint count = 0; 
73. 
74. publicint getCount() 
75.  \{ 
76. return count; 
77.  \} 
78. 
79. publicvoid 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][view plain]

1.  class Counter 
2.  \{ 
3.  privateint count = 0; 
4.  
5.  publicint getCount() 
6.   \{ 
7.  return count; 
8.   \} 
9.  
10. publicsynchronizedvoid 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

作者：叉叉哥 转载请注明出处：[http://blog.csdn.net/xiao\_\_gui/article/details/8934832][http_blog.csdn.net_xiao_gui_article_details_8934832]

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