JAVA中的線(xiàn)程安全與非線(xiàn)程安全

看風(fēng)景D人 2016-10-01

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原文：http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832

ArrayList和Vector有什么區(qū)別？HashMap和HashTable有什么區(qū)別？StringBuilder和StringBuffer有什么區(qū)別？這些都是Java面試中常見(jiàn)的基礎(chǔ)問(wèn)題。面對(duì)這樣的問(wèn)題，回答是：ArrayList是非線(xiàn)程安全的，Vector是線(xiàn)程安全的；HashMap是非線(xiàn)程安全的，HashTable是線(xiàn)程安全的；StringBuilder是非線(xiàn)程安全的，StringBuffer是線(xiàn)程安全的。因?yàn)檫@是昨晚剛背的《Java面試題大全》上面寫(xiě)的。此時(shí)如果繼續(xù)問(wèn)：什么是線(xiàn)程安全？線(xiàn)程安全和非線(xiàn)程安全有什么區(qū)別？分別在什么情況下使用？這樣一連串的問(wèn)題，一口老血就噴出來(lái)了…

非線(xiàn)程安全的現(xiàn)象模擬

這里就使用ArrayList和Vector二者來(lái)說(shuō)明。

下面的代碼，在主線(xiàn)程中new了一個(gè)非線(xiàn)程安全的ArrayList，然后開(kāi)1000個(gè)線(xiàn)程分別向這個(gè)ArrayList里面添加元素，每個(gè)線(xiàn)程添加100個(gè)元素，等所有線(xiàn)程執(zhí)行完成后，這個(gè)ArrayList的size應(yīng)該是多少？應(yīng)該是100000個(gè)？

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 進(jìn)行10次測(cè)試
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 用來(lái)測(cè)試的List
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();

        // 線(xiàn)程數(shù)量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用來(lái)讓主線(xiàn)程等待threadCount個(gè)子線(xiàn)程執(zhí)行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 啟動(dòng)threadCount個(gè)子線(xiàn)程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主線(xiàn)程等待所有子線(xiàn)程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)行
            countDownLatch.await();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        // List的size
        System.out.println(list.size());
    }
}

class MyThread implements Runnable
{
    private List<Object> list;

    private CountDownLatch countDownLatch;

    public MyThread(List<Object> list, CountDownLatch countDownLatch)
    {
        this.list = list;
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    public void run()
    {
        // 每個(gè)線(xiàn)程向List中添加100個(gè)元素
        for(int i = 0; i < 100; i++)
        {
            list.add(new Object());
        }

        // 完成一個(gè)子線(xiàn)程
        countDownLatch.countDown();
    }
}1
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上面進(jìn)行了10次測(cè)試（為什么要測(cè)試10次？因?yàn)榉蔷€(xiàn)程安全并不是每次都會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題）。
輸出結(jié)果：

99946

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的輸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并不是每次測(cè)試結(jié)果都是100000，有好幾次測(cè)試最后ArrayList的size小于100000，甚至?xí)r不時(shí)會(huì)拋出個(gè)IndexOutOfBoundsException異常。（如果沒(méi)有這個(gè)現(xiàn)象可以多試幾次）
這就是非線(xiàn)程安全帶來(lái)的問(wèn)題了。上面的代碼如果用于生產(chǎn)環(huán)境，就會(huì)有隱患就會(huì)有BUG了。

再用線(xiàn)程安全的Vector來(lái)進(jìn)行測(cè)試，上面代碼改變一處，test()方法中
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
改為
List<Object> list = new Vector<Object>();

再運(yùn)行程序。

輸出結(jié)果：

100000

再多跑幾次，發(fā)現(xiàn)都是100000，沒(méi)有任何問(wèn)題。因?yàn)閂ector是線(xiàn)程安全的，在多線(xiàn)程操作同一個(gè)Vector對(duì)象時(shí)，不會(huì)有任何問(wèn)題。

再換成LinkedList試試，同樣還會(huì)出現(xiàn)ArrayList類(lèi)似的問(wèn)題，因?yàn)長(zhǎng)inkedList也是非線(xiàn)程安全的。

二者如何取舍

非線(xiàn)程安全是指多線(xiàn)程操作同一個(gè)對(duì)象可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而線(xiàn)程安全則是多線(xiàn)程操作同一個(gè)對(duì)象不會(huì)有問(wèn)題。

線(xiàn)程安全必須要使用很多synchronized關(guān)鍵字來(lái)同步控制，所以必然會(huì)導(dǎo)致性能的降低。

所以在使用的時(shí)候，如果是多個(gè)線(xiàn)程操作同一個(gè)對(duì)象，那么使用線(xiàn)程安全的Vector；否則，就使用效率更高的ArrayList。

非線(xiàn)程安全!=不安全

有人在使用過(guò)程中有一個(gè)不正確的觀點(diǎn)：我的程序是多線(xiàn)程的，不能使用ArrayList要使用Vector，這樣才安全。

非線(xiàn)程安全并不是多線(xiàn)程環(huán)境下就不能使用。注意我上面有說(shuō)到：多線(xiàn)程操作同一個(gè)對(duì)象。注意是同一個(gè)對(duì)象。比如最上面那個(gè)模擬，就是在主線(xiàn)程中new的一個(gè)ArrayList然后多個(gè)線(xiàn)程操作同一個(gè)ArrayList對(duì)象。

如果是每個(gè)線(xiàn)程中new一個(gè)ArrayList，而這個(gè)ArrayList只在這一個(gè)線(xiàn)程中使用，那么肯定是沒(méi)問(wèn)題的。

線(xiàn)程安全的實(shí)現(xiàn)

線(xiàn)程安全是通過(guò)線(xiàn)程同步控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是synchronized關(guān)鍵字。

在這里，我用代碼分別實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器和線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器Counter，并對(duì)他們分別進(jìn)行了多線(xiàn)程測(cè)試。

非線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器：

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 進(jìn)行10次測(cè)試
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            test();
        }
    }

    public static void test()
    {
        // 計(jì)數(shù)器
        Counter counter = new Counter();

        // 線(xiàn)程數(shù)量(1000)
        int threadCount = 1000;

        // 用來(lái)讓主線(xiàn)程等待threadCount個(gè)子線(xiàn)程執(zhí)行完畢
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

        // 啟動(dòng)threadCount個(gè)子線(xiàn)程
        for(int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
            thread.start();
        }

        try
        {
            // 主線(xiàn)程等待所有子線(xiàn)程執(zhí)行完成，再向下執(zhí)行
            countDownLatch.await();
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        // 計(jì)數(shù)器的值
        System.out.println(counter.getCount());
    }
}

class MyThread implements Runnable
{
    private Counter counter;

    private CountDownLatch countDownLatch;

    public MyThread(Counter counter, CountDownLatch countDownLatch)
    {
        this.counter = counter;
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    public void run()
    {
        // 每個(gè)線(xiàn)程向Counter中進(jìn)行10000次累加
        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            counter.addCount();
        }

        // 完成一個(gè)子線(xiàn)程
        countDownLatch.countDown();
    }
}

class Counter
{
    private int count = 0;

    public int getCount()
    {
        return count;
    }

    public void addCount()
    {
        count++;
    }
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上面的測(cè)試代碼中，開(kāi)啟1000個(gè)線(xiàn)程，每個(gè)線(xiàn)程對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行10000次累加，最終輸出結(jié)果應(yīng)該是10000000。

但是上面代碼中的Counter未進(jìn)行同步控制，所以非線(xiàn)程安全。

輸出結(jié)果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改，把Counter改成線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器：

class Counter
{
    private int count = 0;

    public int getCount()
    {
        return count;
    }

    public synchronized void addCount()
    {
        count++;
    }
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上面只是在addCount()方法中加上了synchronized同步控制，就成為一個(gè)線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器了。再執(zhí)行程序。

輸出結(jié)果：

10000000

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來(lái)自：看風(fēng)景D人 > 《java中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

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