Java保證線程安全的方式有哪些?
一位工作5年的小夥伴面試時被問到這樣一道題,説Java保證線程安全的方式有哪些?
今天,我給大家分享一下我的理解。
1、線程不安全的原因
回答這個問題之前,得先了解導致對象線程不安全的原因,主要有三個:
- 原子性:一個或者多個操作在CPU執行過程中被中斷。
- 可見性:一個線程對象共享變量的修改,導致另一個線程不能立即看到。
- 有序性:程序執行的順序沒有按照代碼的先後順序執行。
原子性和可見性比較容易理解,重點分析一下有序性。為什麼程序執行的順序會和代碼的編寫順序不一致呢?這就得理解Java平台的兩種編譯器,靜態編譯器javac和動態編譯器jit(just in time)。
靜態編譯器是將.java文件編譯成.class文件,JVM加載後就可以執行了。
而動態編譯器是要將.class文件編譯成機器碼,再由JVM執行。有時候,動態編譯器為了程序的整體性能會對指令進行重排序,但是,這又會導致源代碼中指定的內存訪問順序和實際的執行順序不一致,就會出現線程不安全的問題。
2、如何保證線程安全
那麼,針對以上三種情況,如何保證對象的線程安全呢?
第1個,針對原子性。
(1)JDK提供了非常多的Atomic類,比如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean等等。這些類都是通過CAS來保證原子性。
(2)另外,Java還提供了各種鎖機制,來保證鎖內的代碼塊在同一時刻只能被一個線程執行。比如用synchronized加鎖。這樣,就可以保證一個線程對資源進行讀、寫操作時,其他線程不可以對這個資源進行操作,從而保證了線程安全。
第2個,針對可見性。
同樣可以使用synchronized關鍵字加鎖來解決。與此同時,Java提供了volatile關鍵字。它要優於synchronized的性能,同樣也可以保證修改後對其他線程可見。volatile一般用於對變量的寫操作,不依賴於當前值的場景中,比如狀態標記量等等。
第3個,針對有序性。
也可以使用synchronized關鍵字定義同步代碼塊,或者同步方法來保證有序性。另外也可以通過Lock接口來保證有序性。
以上就是對Java保證線程安全的思路。當然,保證對象線程安全的方式還有很多,比如還可以使用ThreadLocal實現多個線程之間的數據隔離,使用final關鍵字等等,我這裏就不一一列舉了。最後,我留一個思考題,單用volatile關鍵字,能保證線程安全嗎?
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