Java併發：五種執行緒安全型別、執行緒安全的實現、列舉型別

阿新 • • 發佈：2021-11-04

1. Java中的執行緒安全

Java執行緒安全：狹義地認為是多執行緒之間共享資料的訪問。
Java語言中各種操作共享的資料有5種類型：不可變、絕對執行緒安全、相對執行緒安全、執行緒相容、執行緒獨立

① 不可變

不可變（Immutable）的物件一定是執行緒安全的，不需要再採取任何的執行緒安全保障措施。
只要能正確構建一個不可變物件，該物件永遠不會在多個執行緒之間出現不一致的狀態。
多執行緒環境下，應當儘量使物件成為不可變，來滿足執行緒安全。

實現不可變=========》

如果共享資料是基本資料型別，使用final關鍵字對其進行修飾，就可以保證它是不可變的。
如果共享資料是一個物件，要保證物件的行為不會對其狀態產生任何影響。

String是不可變的，對其進行substring()、replace()、concat()等操作，返回的是新的String物件，原始的String物件的值不受影響。而如果對StringBuffer或者StringBuilder物件進行substring()、replace()、append()等操作，直接對原物件的值進行改變。
要構建不可變物件，需要將內部狀態變數定義為final型別。如java.lang.Integer類中將value定義為final型別。=====》privatefinalintvalue;

常見的不可變的型別：

final關鍵字修飾的基本資料型別
列舉型別、String型別

常見的包裝型別：Short、Integer、Long、Float、Double、Byte、Character等
大資料型別：BigInteger、BigDecimal

對於集合型別，可以使用Collections.unmodifiableXXX()方法來獲取一個不可變的集合。

通過Collections.unmodifiableMap(map)獲的一個不可變的Map型別。
Collections.unmodifiableXXX()先對原始的集合進行拷貝，需要對集合進行修改的方法都直接丟擲異常。

例如，如果獲得的不可變map物件進行put()、remove()、clear()操作，則會丟擲UnsupportedOperationException異常

② 絕對執行緒安全

絕對執行緒安全的實現，通常需要付出很大的、甚至不切實際的代價。

Java API中提供的執行緒安全，大多數都不是絕對執行緒安全。

例如，對於陣列集合Vector的操作，如get()、add()、remove()都是有synchronized關鍵字修飾。有時呼叫時也需要手動新增同步手段，保證多執行緒的安全。

下面的程式碼看似不需要同步，實際執行過程中會報錯。

importjava.util.Vector;

/**
*@Author:lucy
*@Version1.0
*/
publicclassVectorTest{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Vector<Integer>vector=newVector<>();
while(true){
for(inti=0;i<10;i++){
vector.add(i);
}
newThread(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<vector.size();i++){
System.out.println("獲取vector的第"+i+"個元素:"+vector.get(i));
}
}
}).start();
newThread(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<vector.size();i++){
System.out.println("刪除vector中的第"+i+"個元素");
vector.remove(i);
}
}
}).start();
while(Thread.activeCount()>20)
return;
}
}
}

出現ArrayIndexOutOfBoundsException異常，原因：某個執行緒恰好刪除了元素i，使得當前執行緒無法訪問元素i。

Exceptioninthread"Thread-1109"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:Arrayindexoutofrange:1
atjava.util.Vector.remove(Vector.java:831)
atVectorTest$2.run(VectorTest.java:28)
atjava.lang.Thread.run(Thread.java:745)

需要將對元素的get和remove構造成同步程式碼塊：

synchronized(vector){
for(inti=0;i<vector.size();i++){
System.out.println("獲取vector的第"+i+"個元素:"+vector.get(i));
}
}
synchronized(vector){
for(inti=0;i<vector.size();i++){
System.out.println("刪除vector中的第"+i+"個元素");
vector.remove(i);
}
}

③ 相對執行緒安全

相對執行緒安全需要保證對該物件的單個操作是執行緒安全的，在必要的時候可以使用同步措施實現執行緒安全。
大部分的執行緒安全類都屬於相對執行緒安全，如Java容器中的Vector、HashTable、通過Collections.synchronizedXXX()方法包裝的集合。

④ 執行緒相容

Java中大部分的類都是執行緒相容的，通過新增同步措施，可以保證在多執行緒環境中安全使用這些類的物件。
如常見的ArrayList、HashTableMap都是執行緒相容的。

⑤ 執行緒對立

執行緒對立是指：無法通過新增同步措施，實現多執行緒中的安全使用。
執行緒對立的常見操作有：Thread類的suspend()和resume()（已經被JDK宣告廢除），System.setIn()和System.setOut()等。

2. Java的列舉型別

通過enum關鍵字修飾的資料型別，叫列舉型別。

列舉型別的每個元素都有自己的序號，通常從0開始編號。
可以通過values()方法遍歷列舉型別，通過name()或者toString()獲取列舉型別的名稱
通過ordinal()方法獲取列舉型別中元素的序號

publicclassEnumData{
publicstaticvoidmain(String[]args){
for(Familyfamily:Family.values()){
System.out.println(family.name()+"："+family.ordinal());
}
}
}

enumFamily{
GRADMOTHER,GRANDFATHER,MOTHER,FATHER,DAUGHTER,SON;
}