線程安全和線程不安全
ArrayList和Vector有什麽區別?HashMap和HashTable有什麽區別?StringBuilder和StringBuffer有什麽區別?這些都是Java面試中常見的基礎問題。面對這樣的問題,回答是:ArrayList是非線程安全的,Vector是線程安全的;HashMap是非線程安全的,HashTable是線程安全的;StringBuilder是非線程安全的,StringBuffer是線程安全的。因為這是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫的。此時如果繼續問:什麽是線程安全?線程安全和非線程安全有什麽區別?分別在什麽情況下使用?這樣一連串的問題,一口老血就噴出來了…
非線程安全的現象模擬
這裏就使用ArrayList和Vector二者來說明。
下面的代碼,在主線程中new了一個非線程安全的ArrayList,然後開1000個線程分別向這個ArrayList裏面添加元素,每個線程添加100個元素,等所有線程執行完成後,這個ArrayList的size應該是多少?應該是100000個?
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
// 進行10次測試
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
test();
}
}
public static void test()
{
// 用來測試的List
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
// 線程數量(1000)
int threadCount = 1000;
// 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
// 啟動threadCount個子線程
for(int i = 0; i < threadCount; i++)
{
Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
thread.start();
}
try
{
// 主線程等待所有子線程執行完成,再向下執行
countDownLatch.await();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
// List的size
System.out.println(list.size());
}
}
class MyThread implements Runnable
{
private List<Object> list;
private CountDownLatch countDownLatch;
public MyThread(List<Object> list, CountDownLatch countDownLatch)
{
this.list = list;
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
public void run()
{
// 每個線程向List中添加100個元素
for(int i = 0; i < 100; i++)
{
list.add(new Object());
}
// 完成一個子線程
countDownLatch.countDown();
}
}
上面進行了10次測試(為什麽要測試10次?因為非線程安全並不是每次都會導致問題)。
輸出結果:
99946
100000
100000
100000
99998
99959
100000
99975
100000
99996
上面的輸出結果發現,並不是每次測試結果都是100000,有好幾次測試最後ArrayList的size小於100000,甚至時不時會拋出個IndexOutOfBoundsException異常。(如果沒有這個現象可以多試幾次)
這就是非線程安全帶來的問題了。上面的代碼如果用於生產環境,就會有隱患就會有BUG了。
再用線程安全的Vector來進行測試,上面代碼改變一處,test()方法中
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
改為
List<Object> list = new Vector<Object>();
再運行程序。
輸出結果:
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
再多跑幾次,發現都是100000,沒有任何問題。因為Vector是線程安全的,在多線程操作同一個Vector對象時,不會有任何問題。
再換成LinkedList試試,同樣還會出現ArrayList類似的問題,因為LinkedList也是非線程安全的。
二者如何取舍
非線程安全是指多線程操作同一個對象可能會出現問題。而線程安全則是多線程操作同一個對象不會有問題。
線程安全必須要使用很多synchronized關鍵字來同步控制,所以必然會導致性能的降低。
所以在使用的時候,如果是多個線程操作同一個對象,那麽使用線程安全的Vector;否則,就使用效率更高的ArrayList。
非線程安全!=不安全
有人在使用過程中有一個不正確的觀點:我的程序是多線程的,不能使用ArrayList要使用Vector,這樣才安全。
非線程安全並不是多線程環境下就不能使用。註意我上面有說到:多線程操作同一個對象。註意是同一個對象。比如最上面那個模擬,就是在主線程中new的一個ArrayList然後多個線程操作同一個ArrayList對象。
如果是每個線程中new一個ArrayList,而這個ArrayList只在這一個線程中使用,那麽肯定是沒問題的。
線程安全的實現
線程安全是通過線程同步控制來實現的,也就是synchronized關鍵字。
在這裏,我用代碼分別實現了一個非線程安全的計數器和線程安全的計數器Counter,並對他們分別進行了多線程測試。
非線程安全的計數器:
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
// 進行10次測試
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
test();
}
}
public static void test()
{
// 計數器
Counter counter = new Counter();
// 線程數量(1000)
int threadCount = 1000;
// 用來讓主線程等待threadCount個子線程執行完畢
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
// 啟動threadCount個子線程
for(int i = 0; i < threadCount; i++)
{
Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
thread.start();
}
try
{
// 主線程等待所有子線程執行完成,再向下執行
countDownLatch.await();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
// 計數器的值
System.out.println(counter.getCount());
}
}
class MyThread implements Runnable
{
private Counter counter;
private CountDownLatch countDownLatch;
public MyThread(Counter counter, CountDownLatch countDownLatch)
{
this.counter = counter;
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
public void run()
{
// 每個線程向Counter中進行10000次累加
for(int i = 0; i < 10000; i++)
{
counter.addCount();
}
// 完成一個子線程
countDownLatch.countDown();
}
}
class Counter
{
private int count = 0;
public int getCount()
{
return count;
}
public void addCount()
{
count++;
}
}
上面的測試代碼中,開啟1000個線程,每個線程對計數器進行10000次累加,最終輸出結果應該是10000000。
但是上面代碼中的Counter未進行同步控制,所以非線程安全。
輸出結果:
9963727
9973178
9999577
9987650
9988734
9988665
9987820
9990847
9992305
9972233
稍加修改,把Counter改成線程安全的計數器:
class Counter
{
private int count = 0;
public int getCount()
{
return count;
}
public synchronized void addCount()
{
count++;
}
}
上面只是在addCount()方法中加上了synchronized同步控制,就成為一個線程安全的計數器了。再執行程序。
輸出結果:
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
線程安全和線程不安全