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多线程编程开发是目前大多数程序员在开发软件的时候都需要满足的一个开发需求,而本文我们就通过案例分析来简单了解一下,多线程编程开发线程安全问题都有哪些。
在编写程序时,需要为了提高效率,充分发挥硬件的能力,则需要编写并行的程序。Java语言作为互联网应用的主要语言,广泛应用于企业应用程序的开发中,它也是支持多线程(Multithreading)的,但多线程虽好,却对程序的编写有较高的要求。
单线程可以正确运行的程序不代表在多线程场景下能够正确运行,这里的正确性往往不容易被发现,它会在并发数达到一定量的时候才可能出现。这也是在测试环节不容易重现的原因。因此,多线程(并发)场景下,如何编写线程安全(Thread-Safety)的程序,对于程序的正确和稳定运行有重要的意义。下面将结合示例,谈谈如何在Java语言中,实现线程安全的程序。
这个类有一个静态的属性counter,用于计数。其中可以通过静态方法add()对counter进行加1操作,也可以通过getCount()方法获取到当前的计数counter值。如果是单线程情况下,这个程序是没有问题的,比如循环10次,那么后获取的计数counter值为10。但多线程情况下,那么这个结果就不一定能够正确获取,可能等于10,也可能小于10,比如9。
注意:多线程场景下,线程不安全的程序输出结果具有不确定性。
synchronized方法
基于上述的示例,让其变成线程安全的程序,直接的就是在对应的方法上添加synchronized关键字,让其成为同步的方法。它可以修饰一个类,一个方法和一个代码块。
加锁机制
另外一种常见的同步方法就是加锁,比如Java中有一种重入锁ReentrantLock,它是一种递归无阻塞的同步机制,相对于synchronized来说,它可以提供更加强大和灵活的锁机制,同时可以减少死锁发生的概率。
注意:Java中还提供了读写锁ReentrantReadWriteLock,这样可以进行读写分离,效率更高。
使用Atomic对象
由于锁机制会影响一定的性能,而有些场景下,可以通过无锁方式进行实现。Java内置了Atomic相关原子操作类,比如AtomicInteger,AtomicLong,AtomicBoolean和AtomicReference,可以根据不同的场景进行选择。
无状态对象
前面提到,线程不安全的一个原因就是多个线程同时访问某个对象中的数据,数据存在共享的情况,因此,如果将数据变成独享的,即无状态(stateless)的话,那么自然就是线程安全的。而所谓的无状态的方法,就是给同样的输入,就能返回一致的结果。
6不可变对象
前面提到,如果需要在多线程中共享一个数据,而这个数据给定值,就不能改变,那么也是线程安全的,相当于只读的属性。在Java中可以通过final关键字进行属性修饰。下面给出示例代码:
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