什么是线程安全?

作者: 舞阳人的北京路 | 来源:发表于2017-02-19 18:07 被阅读705次

           在网上搜到很多关于什么是线程安全的概念,找到的一般都是类似于下面的概念:“如果一个对象可以完全地被多个线程同时使用,那它就是线程安全的”,这样的定义不能说不正确,可是我们却无法从中获取到任何有用的信息。

           在<<深入Java虚拟机>>中看到的定义就严谨的多。原文如下:

            当多个线程访问同一个对象时,如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替运行,也不需要进行额外的同步,或者在调用方进行任何其他的协调操作,调用这个对象的行为都可以获取正确的结果,那这个对象是线程安全的。

             为了更加深入理解线程安全,我们可以按照线程安全的“安全强度”由强至弱来排序,我们可以将Java语言中各种操作共享的数据分为以下5类:不可变、绝对线程安全、相对线程安全、线程兼容和线程对立。

    1、不可变

    不可变的对象一定是线程安全的,并且永远也不需要额外的同步。因为一个不可变的对象只要构建正确,其外部可见状态永远也不会改变,永远也不会看到它处于不一致的状态。Java

    类库中大多数基本数值类如Integer、String和BigInteger都是不可变的。

    2、线程安全

    由类的规格说明所规定的约束在对象被多个线程访问时仍然有效,不管运行时环境如何排列,线程都不需要任何额外的同步。这种线程安全性保证是很严格的——许多类,如Hashtable

    或者 Vector 都不能满足这种严格的定义。

    3、有条件的线程安全(相对线程安全)

    有条件的线程安全类对于单独的操作可以是线程安全的,但是某些操作序列可能需要外部同步。条件线程安全的最常见的例子是遍历由 Hashtable 或者 Vector 或者返回的迭代器——由这些类返回的 fail-fast 迭代器假定在迭代器进行遍历的时候底层集合不会有变化。为了保证其他线程不会在遍历的时候改变集合,进行迭代的线程应该确保它是独占性地访问集合以实现遍历的完整性。通常,独占性的访问是由对锁的同步保证的——并且类的文档应该说明是哪个锁(通常是对象的内部监视器(intrinsic monitor))。

    如果对一个有条件线程安全类进行记录,那么您应该不仅要记录它是有条件线程安全的,而且还要记录必须防止哪些操作序列的并发访问。用户可以合理地假设其他操作序列不需要任何额外的同步。

    4、线程兼容

    线程兼容类不是线程安全的,但是可以通过正确使用同步而在并发环境中安全地使用。这可能意味着用一个synchronized 块包围每一个方法调用,或者创建一个包装器对象,其中每一个方法都是同步的(就像 Collections.synchronizedList() 一样)。也可能意味着用synchronized 块包围某些操作序列。为了最大程度地利用线程兼容类,如果所有调用都使用同一个块,那么就不应该要求调用者对该块同步。这样做会使线程兼容的对象作为变量实例包含在其他线程安全的对象中,从而可以利用其所有者对象的同步。

    许多常见的类是线程兼容的,如集合类 ArrayList 和 HashMap 、java.text.SimpleDateFormat 、或者 JDBC 类 Connection 和 ResultSet 。

    5、线程对立

    线程对立是那些不管是否采用了同步措施,都不能在多线程环境中并发使用的代码。线程对立很少见,而且通常都是有害的,应当尽量避免。

           一个线程对立的例子是Thread类的suspend()和resume()方法,如果有两个线程同时持有一个线程对象,一个尝试去中断线程,另一个尝试去恢复线程,如果并发进行的话,无论调用时是否进行了同步,目标线程都是存在死锁风险的,如果suspend()中断的线程就是即将要执行resume()的那个线程,那就肯定要产生死锁了。也正是由于这个原因,suspend()和resume()方法已经被JDK声明废弃了。常见的线程对立的操作还有System.setIn(),System.setOut()和System.runFinalizersOnExit()等。

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