【Java并发】线程安全

什么是线程安全？

当多个线程访问一个类时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，并且不需要额外的同步及在调用方代码不必作其他的协调，这个类的行为仍然是正确的，则称这个类是线程安全的类。

 

无状态的类是线程安全的

如果一个类是无状态的：不包含域也没有引用其他类的域。一次特定计算的瞬时状态会唯一地存在本地变量中，这些本地变量存储在线程的栈中，只有执行线程才能访问。

 

编写线程安全的代码，本质上就是管理对状态 的访问，而且是共享的 /可变的 状态。

关于状态：一个对象的状态就是该对象的数据，存储在状态变量中，如实例域或静态域，还包括附属对象的域。如HashMap的状态一部分存储在对象本身中，同时也存储到很多Map.Entry对象中。

关于共享：一个变量可以被多个线程同时访问。

关于可变：变量的值在其生命周期内可以改变。

只要有多于一个的线程访问给定的状态变量，而且其中某个线程会写入该变量，此时必须使用同步来协调线程对该变量的访问。

Java中首要的同步机制是synchronized关键字，它提供了独占锁。另外，“同步”还包括volatile变量，显示锁和原子变量的使用。

面对一个有多线程访问隐患的程序，可以从以下三个方法来修复：

1.不要使用跨线程的共享变量；

2.使状态变量变为不可变的；

3.在任何访问状态变量的时候使用同步

注意一开始就将一个类设计成是线程安全的，比在后期重新修复更容易，并且并发访问共享状态变量带来的问题往往不好重现。 另外，设计线程安全的类时，要充分利用优秀的面向对象技术——如封装。

 

处理并发程序常见的问题：

1.竞争条件 Race Condition

    a.原子操作问题

自增，自减操作不是原子操作，是读-改-写复合操作，可以用线程安全的原子变量（在java.util.concurrent.atomic包中）来作为计数器。

    b.检查再运行

例如：你观察到一些事情为真（文件x不存在），然后（then）基于你的观察去执行一些动作（创建文件x）；事实上，从观察到执行操作的这段时间里，观察结果可能已经失效了（有人在此期间创建了文件x），从而引发错误（非预期的异常，重写数据或者破坏文件）。

再例如惰性初始化。

 

操作共享状态的复合操作必须是原子的，以避免上面的竞争条件，通过对该复合操作加锁 可以确保其行为是原子的。

 

问题：只有在写入共享变量时才需要同步么?

3.1节

 

在java中有哪些保证线程安全的机制或者措施？

锁机制（implicit lock 和explicit lock ）参见 http://nemogu.iteye.com/blog/1409879