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Java線程安全和非線程安全

2013-11-23 19:49:50  來源: Java高級技術 

  ArrayList和Vector有什麼區別?HashMap和HashTable有什麼區別?StringBuilder和StringBuffer有什麼區別?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麼是線程安全?線程安全和非線程安全有什麼區別?分別在什麼情況下使用?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

  這裡就使用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然後開個線程分別向這個ArrayList裡面添加元素每個線程添加個元素等所有線程執行完成後這個ArrayList的size應該是多少?應該是個?

  [java]

  public class Main

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  // 進行次測試

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  test();

  }

  }

  public static void test()

  {

  // 用來測試的List

  List<Object> list = new ArrayList<Object>();

  // 線程數量()

  int threadCount = ;

  // 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 = ; i < threadCount; i++)

  {

  Thread thread = new Thread(new MyThread(list countDownLatch));

  threadstart();

  }

  try

  {

  // 主線程等待所有子線程執行完成再向下執行

  countDownLatchawait();

  }

  catch (InterruptedException e)

  {

  eprintStackTrace();

  }

  // List的size

  Systemoutprintln(listsize());

  }

  }

  class MyThread implements Runnable

  {

  private List<Object> list;

  private CountDownLatch countDownLatch;

  public MyThread(List<Object> list CountDownLatch countDownLatch)

  {

  thislist = list;

  untDownLatch = countDownLatch;

  }

  public void run()

  {

  // 每個線程向List中添加個元素

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  listadd(new Object());

  }

  // 完成一個子線程

  untDown();

  }

  }

  public class Main

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  // 進行次測試

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  test();

  }

  }

  public static void test()

  {

  // 用來測試的List

  List<Object> list = new ArrayList<Object>();

  // 線程數量()

  int threadCount = ;

  // 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 = ; i < threadCount; i++)

  {

  Thread thread = new Thread(new MyThread(list countDownLatch));

  threadstart();

  }

  try

  {

  // 主線程等待所有子線程執行完成再向下執行

  countDownLatchawait();

  }

  catch (InterruptedException e)

  {

  eprintStackTrace();

  }

  // List的size

  Systemoutprintln(listsize());

  }

  }

  class MyThread implements Runnable

  {

  private List<Object> list;

  private CountDownLatch countDownLatch;

  public MyThread(List<Object> list CountDownLatch countDownLatch)

  {

  thislist = list;

  untDownLatch = countDownLatch;

  }

  public void run()

  {

  // 每個線程向List中添加個元素

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  listadd(new Object());

  }

  // 完成一個子線程

  untDown();

  }

  }

  上面進行了次測試(為什麼要測試次?因為非線程安全並不是每次都會導致問題)

  輸出結果

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  上面的輸出結果發現並不是每次測試結果都是有好幾次測試最後ArrayList的size小於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

  [java]

  List<Object> list = new ArrayList<Object>();

  List<Object> list = new ArrayList<Object>();改成

  [java]

  List<Object> list = new Vector<Object>();

  List<Object> list = new Vector<Object>();

  再運行程序

  輸出結果

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  再多跑幾次發現都是沒有任何問題因為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

  二者如何取捨

  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麼使用線程安全的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注意我上面有說到多線程操作同一個對象注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麼肯定是沒問題的

  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

  在這裡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

  [java]

  public class Main

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  // 進行次測試

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  test();

  }

  }

  public static void test()

  {

  // 計數器

  Counter counter = new Counter();

  // 線程數量()

  int threadCount = ;

  // 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 = ; i < threadCount; i++)

  {

  Thread thread = new Thread(new MyThread(counter countDownLatch));

  threadstart();

  }

  try

  {

  // 主線程等待所有子線程執行完成再向下執行

  countDownLatchawait();

  }

  catch (InterruptedException e)

  {

  eprintStackTrace();

  }

  // 計數器的值

  Systemoutprintln(countergetCount());

  }

  }

  class MyThread implements Runnable

  {

  private Counter counter;

  private CountDownLatch countDownLatch;

  public MyThread(Counter counter CountDownLatch countDownLatch)

  {

  unter = counter;

  untDownLatch = countDownLatch;

  }

  public void run()

  {

  // 每個線程向Counter中進行次累加

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  counteraddCount();

  }

  // 完成一個子線程

  untDown();

  }

  }

  class Counter

  {

  private int count = ;

  public int getCount()

  {

  return count;

  }

  public void addCount()

  {

  count++;

  }

  }

  public class Main

  {

  public static void main(String[] args)

  {

  // 進行次測試

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  test();

  }

  }

  public static void test()

  {

  // 計數器

  Counter counter = new Counter();

  // 線程數量()

  int threadCount = ;

  // 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 = ; i < threadCount; i++)

  {

  Thread thread = new Thread(new MyThread(counter countDownLatch));

  threadstart();

  }

  try

  {

  // 主線程等待所有子線程執行完成再向下執行

  countDownLatchawait();

  }

  catch (InterruptedException e)

  {

  eprintStackTrace();

  }

  // 計數器的值

  Systemoutprintln(countergetCount());

  }

  }

  class MyThread implements Runnable

  {

  private Counter counter;

  private CountDownLatch countDownLatch;

  public MyThread(Counter counter CountDownLatch countDownLatch)

  {

  unter = counter;

  untDownLatch = countDownLatch;

  }

  public void run()

  {

  // 每個線程向Counter中進行次累加

  for(int i = ; i < ; i++)

  {

  counteraddCount();

  }

  // 完成一個子線程

  untDown();

  }

  }

  class Counter

  {

  private int count = ;

  public int getCount()

  {

  return count;

  }

  public void addCount()

  {

  count++;

  }

  }

  上面的測試代碼中開啟個線程每個線程對計數器進行次累加最終輸出結果應該是

  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

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  稍加修改把Counter改成線程安全的計數器

  [java]

  class Counter

  {

  private int count = ;

  public int getCount()

  {

  return count;

  }

  public synchronized void addCount()

  {

  count++;

  }

  }

  class Counter

  {

  private int count = ;

  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

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  


From:http://tw.wingwit.com/Article/program/Java/gj/201311/27519.html
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