Java并发编程中——线程安全

1.线程安全

首先要明白线程的工作原理，jvm有一个main memory，而每个线程有自己的working 
memory，一个线程对一个variable进行操作时，都要在自己的working 
memory里面建立一个copy，操作完之后再写入main 
memory。多个线程同时操作同一个variable，就可能会出现不可预知的结果。根据上面的解释，很容易想出相应的scenario。 
而用synchronized的关键是建立一个monitor，这个monitor可以是要修改的variable也可以其他你认为合适的object比如method，然后通过给这个monitor加锁来实现线程安全，每个线程在获得这个锁之后，要执行完 
load到workingmemory －> use&assign －> store到mainmemory 
的过程，才会释放它得到的锁。这样就实现了所谓的线程安全。

什么是线程安全?线程安全是怎么完成的(原理)? 线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。编写线程安全的代码是低依靠线程同步。

(1) 定义：当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替运行，并且在主调试代码中不需要任何额外的同步或者协同，这个类都能表现出正确的行为，则称这个类时线程安全的。线程安全类中封装了必要的同步机制，因此客户端无须进一步采取同步措施。

就是线程同步的意思，就是当一个程序对一个线程安全的方法或者语句进行访问的时候，其他的不能再对他进行操作了，必须等到这次访问结束以后才能对这个线程安全的方法进行访问。存在竞争的线程不安全，不存在竞争的线程就是安全的

(2) 线程安全产生的原因：正确性取决于多个线程的交替执行时序，产生了竞态条件。

(3) 原子类： 应尽量使用原子类，这样会让你分析线程安全时更加方便，但需要注意的是用线程安全类构建的类并不能保证线程安全。例如，一个AtomicInteger get() 和 AtomicInteger set() 是线程安全的，在一个类的一个方法 f()中同时用到了这两个方法，此时的f()就是线程不安全的，因为你不能保证这个复合操作中的get 和 set同时更新。

2.解决机制

1. 加锁。

(1) 锁能使其保护的代码以串行的形式来访问，当给一个复合操作加锁后，能使其成为原子操作。一种错误的思想是只要对写数据的方法加锁，其实这是错的，对数据进行操作的所有方法都需加锁，不管是读还是写。

(2) 加锁时需要考虑性能问题，不能总是一味地给整个方法加锁synchronized就了事了，应该将方法中不影响共享状态且执行时间比较长的代码分离出去。

(3) 加锁的含义不仅仅局限于互斥，还包括可见性。为了确保所有线程都能看见最新值，读操作和写操作必须使用同样的锁对象。

2. 不共享状态

(1) 无状态对象： 无状态对象一定是线程安全的，因为不会影响到其他线程。

(2) 线程关闭： 仅在单线程环境下使用。

3. 不可变对象

可以使用final修饰的对象保证线程安全，由于final修饰的引用型变量(除String外)不可变是指引用不可变，但其指向的对象是可变的，所以此类必须安全发布，也即不能对外提供可以修改final对象的接口。

java线程安全总结

原文：   

http://www.iteye.com/topic/806990

http://www.iteye.com/topic/808550

Java集合中哪些类是线程安全的：

线程安全类

vector：就比arraylist多了个同步化机制（线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用。在web应用中，特别是前台页面，往往效率（页面响应速度）是优先考虑的。Vector和ArrayList在使用上非常相似,都可用来表示一组数量可变的对象应用的集合,并且可以随机地访问其中的元素。  
Vector的方法都是同步的(Synchronized),是线程安全的(thread-safe)，而ArrayList的方法不是，由于线程的同步必然要影响性能，因此,ArrayList的性能比Vector好。

statck：堆栈类，先进后出

hashtable：就比hashmap多了个线程安全

enumeration：枚举，相当于迭代器

除了这些之外，其他的都是非线程安全的类和接口。

线程安全的类其方法是同步的，每次只能一个访问。是重量级对象，效率较低。

其他：

1. hashtable跟hashmap的区别

hashtable是线程安全的,即hashtable的方法都提供了同步机制；hashmap不是线程安全的,即不提供同步机制 ；hashtable不允许插入空值,hashmap允许!

• HashTable,HashMap,HashSet

HashTable和HashMap采用相同的存储机制，二者的实现基本一致，不同的是：
1)、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的，内部的方法基本都是synchronized。
2)、HashTable不允许有null值的存在。

在HashTable中调用put方法时，如果key为null，直接抛出NullPointerException。其它细微的差别还有，比如初始化Entry数组的大小等等，但基本思想和HashMap一样。

HashSet：
1、HashSet基于HashMap实现，无容量限制。
2、HashSet是非线程安全的。 
3、HashSet不保证有序。 

HashMap：
1、HashMap采用数组方式存储key，value构成的Entry对象，无容量限制。
2、HashMap基于Key hash查找Entry对象存放到数组的位置，对于hash冲突采用链表的方式来解决。
3、HashMap在插入元素时可能会要扩大数组的容量，在扩大容量时须要重新计算hash，并复制对象到新的数组中。
4、HashMap是非线程安全的。
5、HashMap遍历使用的是Iterator 

HashTable
1、HashTable是线程安全的。
2、HashTable中无论是Key，还是Value都不允许为null。
3、HashTable遍历使用的是Enumeration。

2. 多线程并发修改一 个 集合 怎么办

用老的Vector/Hashtable类

3. StringBuffer是线程安全，而StringBuilder是线程不安全的。对于安全与不安全没有深入的理解情况下，易造成这样的错觉，如果对于StringBuffer的操作均是线程安全的，然而，Java给你的保证的线程安全，是说它的方法是执行是排它的，而不是对这个对象本身的多次调用情况下，还是安全的。看看下边的例子，在StringBufferTest中有一个数据成员contents它是用来扩展的，它的每一次append是线程安全的，但众多次append的组合并不是线程安全的。

 StringBuilder和StringBuffer的方法是一模一样，就是一个多线程和一个单线程的问题。线程调用同一StringBuffer 的append方法，这跟他是不是线程安全没有关系的，除非你的结果是append的一系列字符串变乱了，那才能说明他是线程不安全的。线程安全是指任何时刻都只有一个线程访问临界资源。线程安全 并不是说他的一系列操作是同步的 只是对于他执行某个方法的时候不允许别的线程去改变。

• TreeSet,TreeMap

 TreeSet：
 1、TreeSet基于TreeMap实现，支持排序。
 2、TreeSet是非线程安全的。

    从对HashSet和TreeSet的描述来看，TreeSet和HashSet一样，也是完全基于Map来实现的，并且都不支持get(int)来获取指定位置的元素（需要遍历获取），另外TreeSet还提供了一些排序方面的支持。例如传入Comparator实现、descendingSet以及descendingIterator等。

TreeMap： 
1、TreeMap是一个典型的基于红黑树的Map实现，因此它要求一定要有Key比较的方法，要么传入Comparator实现，要么key对象实现Comparable接口。
2、TreeMap是非线程安全的。