基于java線程安全問題及原理性分析
1、什么是線程安全問題?
從某個線程開始訪問到訪問結(jié)束的整個過程,如果有一個訪問對象被其他線程修改,那么對于當前線程而言就發(fā)生了線程安全問題;如果在整個訪問過程中,無一對象被其他線程修改,就是線程安全的。
2、線程安全問題產(chǎn)生的根本原因
首先是多線程環(huán)境,即同時存在有多個操作者,單線程環(huán)境不存在線程安全問題。在單線程環(huán)境下,任何操作包括修改操作都是操作者自己發(fā)出的,操作者發(fā)出操作時不僅有明確的目的,而且意識到操作的影響。
多個操作者(線程)必須操作同一個對象,只有多個操作者同時操作一個對象,行為的影響才能立即傳遞到其他操作者。
多個操作者(線程)對同一對象的操作必須包含修改操作,共同讀取不存在線程安全問題,因為對象不被修改,未發(fā)生變化,不能產(chǎn)生影響。
綜上可知,線程安全問題產(chǎn)生的根本原因是共享數(shù)據(jù)存在被并發(fā)修改的可能,即一個線程讀取時,允許另一個線程修改。
3、線程安全問題解決思路
根據(jù)線程安全問題產(chǎn)生的條件,解決線程安全問題的思路是消除產(chǎn)生線程安全問題的環(huán)境:
1、消除共享數(shù)據(jù):成員變量與靜態(tài)變量多線程共享,將這些全局變量轉(zhuǎn)化為局部變量,局部變量存放在棧,線程間不共享,就不存在線程安全問題產(chǎn)生的環(huán)境了。消除共享數(shù)據(jù)的不足:如果需要一個對象采集各個線程的信息,或者在線程間傳遞信息,消除了共享對象就無法實現(xiàn)此目的。
2、使用線程同步機制:給讀寫操作同時加鎖,使得同時只有一個線程可以訪問共享數(shù)據(jù)。如果單單給寫操作加鎖,同時只有一個線程可以執(zhí)行寫操作,而讀操作不受限制,允許多線程并發(fā)讀取,這時就可能出現(xiàn)不可重復讀的情況,如一個持續(xù)時間比較長的讀線程,相隔較長時間讀取數(shù)組同一索引位置的數(shù)據(jù),正好在這兩次讀取的時間內(nèi),一個線程修改了該索引處的數(shù)據(jù),造成該線程從同一索引處前后讀取的數(shù)據(jù)不一致。是同時給讀寫加鎖,還是只給寫加鎖,根據(jù)具體需求而定。同步機制的缺點是降低了程序的吞吐量。
3、建立副本:使用ThreadLocal為每一個線程建立一個變量的副本,各個線程間獨立操作,互不影響。該方式本質(zhì)上是消除共享數(shù)據(jù)思想的一種實現(xiàn)。
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