線程安全：多個(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)類時(shí)，不管運(yùn)行時(shí)環(huán)境采用何種調(diào)度方式或者這些線程將如何交替執(zhí)行，并且在主調(diào)代碼中不需要任何額外的同步或協(xié)調(diào)，這個(gè)類都能表現(xiàn)出正確的行為，那么久稱這個(gè)類是線程安全的。

在線程安全類中封裝了必要的同步機(jī)制，因此客戶端無(wú)需采取進(jìn)一步的同步措施。

原子性

---

要么不執(zhí)行，要么執(zhí)行到底。原子性就是當(dāng)某一個(gè)線程修改i的值的時(shí)候，從取出i到將新的i的值寫給i之間不能有其他線程對(duì)i進(jìn)行任何操作。也就是說(shuō)保證某個(gè)線程對(duì)i的操作是原子性的，這樣就可以避免數(shù)據(jù)臟讀。 通過(guò)鎖機(jī)制或者CAS（Compare And Set 需要硬件CPU的支持）操作可以保證操作的原子性。

當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)狀態(tài)變量，并且其中有一個(gè)線程執(zhí)行寫入操作時(shí)，必須采用同步機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)這些線程對(duì)變量的訪問(wèn)。無(wú)狀態(tài)對(duì)象一定是線程安全的。

? 如果我們?cè)跓o(wú)狀態(tài)的對(duì)象中增加一個(gè)狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？假設(shè)我們按照以下方式在servlet中增加一個(gè)"命中計(jì)數(shù)器"來(lái)管理請(qǐng)求數(shù)量：在servlet中增加一個(gè)long類型的域，每處理一個(gè)請(qǐng)求就在這個(gè)值上加1。

public class UnsafeCountingFactorizer implements Servlet {
private long count = 0;

public long getCount() {
return count ;
}

@Override
public void service(ServletRequest arg0, ServletResponse arg1)
throws ServletException, IOException {
// do something
count++;
}
}

不幸的是，以上代碼不是線程安全的，因?yàn)閏ount++并非是原子操作，實(shí)際上，它包含了三個(gè)獨(dú)立的操作：讀取count的值，將值加1，然后將計(jì)算結(jié)果寫入count。如果線程A讀到count為10，馬上線程B讀到count也為10，線程A加1寫入后為11，線程B由于已經(jīng)讀過(guò)count值為10，執(zhí)行加1寫入后依然為11，這樣就丟失了一次計(jì)數(shù)。

??????? 在 count++例子中線程不安全是因?yàn)?count++并非原子操作，我們可以使用原子類，確保確保操作是原子，這樣這個(gè)類就是線程安全的了。

public class CountingFactorizer implements Servlet {
private final AtomicLong count = new AtomicLong(0);

public long getCount() {
return count .get() ;
}

@Override
public void service(ServletRequest arg0, ServletResponse arg1)
throws ServletException, IOException {
// do something
count.incrementAndGet();
}
}

?

?????? AtomicLong是java.util.concurrent.atomic包中的原子變量類，它能夠?qū)崿F(xiàn)原子的自增操作，這樣就是線程安全的了。?? 同樣，上述情況還會(huì)出現(xiàn)在 單例模式的懶加載過(guò)程中，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn) getInstance()函數(shù)時(shí)。這篇文章中有講解：實(shí)現(xiàn)優(yōu)雅的單例模式

加鎖機(jī)制

---

????? 線程在執(zhí)行被synchronized修飾的代碼塊時(shí)，首先檢查是否有其他線程持有該鎖，如果有則阻塞等待，如果沒有則持有該鎖，并在執(zhí)行完之后釋放該鎖。

????? 除了使用原子變量的方式外，我們也可以通過(guò)加鎖的方式實(shí)現(xiàn)線程安全性。還是UnsafeCountingFactorizer，我們只要在它的service方法上增加synchronized關(guān)鍵字，那么它就是線程安全的了。當(dāng)然在整個(gè)方法中加鎖在這里是效率很低的，因?yàn)槲覀冎恍枰ＷCcount++操作的原子性，所以這里只對(duì)count++進(jìn)行了加鎖，代碼如下：

?

public class UnsafeCountingFactorizer implements Servlet {private long count = 0;public long getCount() {return count ;}@Overridepublic void service(ServletRequest arg0, ServletResponse arg1)throws ServletException, IOException {// do somethingsynchronized(this){count++;}} }

?

Synchronized代碼塊使得一段程序的執(zhí)行具有 原子性，即每個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)線程持有這個(gè)代碼塊，多個(gè)線程執(zhí)行在執(zhí)行時(shí)會(huì)互不干擾。

java 內(nèi)存模型及 可見性

---

? ? ?Java的內(nèi)存模型沒有上面這么簡(jiǎn)單，在Java Memory Model中，Memory分為兩類，main memory和working memory，main memory為所有線程共享，working memory中存放的是線程所需要的變量的拷貝（線程要對(duì)main memory中的內(nèi)容進(jìn)行操作的話，首先需要拷貝到自己的working memory，一般為了速度，working memory一般是在cpu的cache中的）。被volatile修飾的變量在被操作的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生working memory的拷貝，而是直接操作main memory，當(dāng)然volatile雖然解決了變量的可見性問(wèn)題，但沒有解決變量操作的原子性的問(wèn)題，這個(gè)還需要synchronized或者CAS相關(guān)操作配合進(jìn)行。

每個(gè)線程內(nèi)部都保有共享變量的副本，當(dāng)一個(gè)線程更新了這個(gè)共享變量，另一個(gè)線程可能看的到，可能看不到，這就是可見性問(wèn)題。

下面這段代碼中 main 線程中 改變了 ready的值，當(dāng)開啟多個(gè)子線程時(shí)，子線程的值并不是馬上就刷新為最新的ready的值（這里的中間刷新的時(shí)間間隔到底是多長(zhǎng)，或者子線程的刷新機(jī)制，自己也不太清楚。當(dāng)開啟一個(gè)線程去執(zhí)行時(shí)，ready值改變時(shí)就會(huì)立刻刷新，循環(huán)立刻就結(jié)束，但是當(dāng)開啟多個(gè)線程時(shí)，就會(huì)有一定的延遲）。

?

public class SelfTest {private static boolean ready;private static int number;private static long time;public static class ReadThread extends Thread {public void run() {while(!ready ){System. out.println("******* "+Thread.currentThread()+""+number);Thread. yield();}System. out.println(number+" currentThread: "+Thread.currentThread());}}public static void main(String [] args) {time = System.currentTimeMillis();new ReadThread().start();new ReadThread().start();new ReadThread().start();new ReadThread().start();try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}number = 42;ready = true ;System.out.println("賦值時(shí)間：ready = true ");} }

?

上面這段代碼的執(zhí)行結(jié)果：可以看出賦值后，循環(huán)還是執(zhí)行了幾次。

此時(shí)如果把 ready的屬性加上 volatile 結(jié)果便是如下的效果：

由此可見Volatile可以解決內(nèi)存可見性的問(wèn)題。

上面講的加鎖機(jī)制同樣可以解決內(nèi)存可見性的問(wèn)題，加鎖的含義不僅僅局限于互斥行為，還包括內(nèi)存可見性。為了確保所有線程都能看到共享變量的最新值，所有執(zhí)行讀操作或者寫操作的線程都必須在同一個(gè)鎖上同步。

注：由于System.out.println的執(zhí)行仍然需要時(shí)間，所以這面打印的順序還是可能出現(xiàn)錯(cuò)亂。

參考：

http://www.mamicode.com/info-detail-245652.html

并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)

http://www.cnblogs.com/NeilZhang/p/7979629.html

夢(mèng)想不是浮躁,而是沉淀和積累

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 并发基础——线程安全性的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。