Java의 스레드 안전성 및 비스레드 안전성에 대한 자세한 설명

이 글에서는 비스레드 안전 현상 시뮬레이션과 스레드 안전 구현을 포함한 Java 스레드 안전 및 비스레드 안전 분석을 주로 소개합니다. 도움이 필요한 친구들이 이를 참고하고 함께 교환하고 배울 수 있습니다.

ArrayList와 Vector의 차이점은 무엇인가요? HashMap과 HashTable의 차이점은 무엇입니까? StringBuilder와 StringBuffer의 차이점은 무엇입니까? Java 인터뷰에서 흔히 볼 수 있는 기본 질문입니다. 이러한 질문에 대한 대답은 다음과 같습니다. ArrayList는 스레드로부터 안전하지 않고, Vector는 스레드로부터 안전하지 않으며, HashTable은 스레드로부터 안전하지 않으며, StringBuffer는 스레드로부터 안전합니다. 어젯밤에 제가 외운 "Java 면접 질문 완성"에 이런 내용이 적혀있거든요. 이 시점에서 계속해서 묻는다면: 스레드 안전성이란 무엇입니까? 스레드 안전과 비 스레드 안전의 차이점은 무엇입니까? 어떤 상황에서 사용되나요? 이런 일련의 질문들이 쏟아져 나왔습니다...

스레드 안전이 아닌 현상 시뮬레이션

여기서는 ArrayList와 Vector를 사용하여 설명합니다.

다음 코드는 메인 스레드에 스레드로부터 안전하지 않은 새로운 ArrayList를 생성한 다음 1000개의 스레드를 열어 이 ArrayList에 요소를 각각 추가합니다. 모든 스레드가 완료된 후 이 ArrayList의 크기는 얼마입니까? 그럴까요? 100,000이어야합니까?

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 进行10次测试 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 用来测试的List 
    List<Object> list = new ArrayList<Object>(); 
    // 线程数量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 启动threadCount个子线程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行 
      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() 
  { 
    // 每个线程向List中添加100个元素 
    for(int i = 0; i < 100; i++) 
    { 
      list.add(new Object()); 
    } 
    // 完成一个子线程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
}

위 내용은 10번 테스트를 거쳤습니다(왜 10번 테스트를 합니까? 스레드가 아닌 안전성은 매번 문제를 일으키지 않기 때문입니다).

출력 결과:

99946
100000
100000
100000
99998
99959
100000
99975
100000
99996

위의 출력 결과는 모든 테스트 결과가 100000이 아니라는 것을 보여줍니다. ArrayList의 최종 크기가 100000보다 작은 여러 테스트가 있으며 IndexOutOfBoundsException이 발생하기도 합니다. 때때로. (이 현상이 발생하지 않으면 몇 번 더 시도해 볼 수 있습니다.)

비 스레드 안전으로 인한 문제입니다. 위 코드를 프로덕션 환경에서 사용한다면 숨겨진 위험과 버그가 있을 것입니다.

그런 다음 스레드 안전 벡터를 사용하여 위 코드에서 한 가지를 변경합니다. test() 메서드에서

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

를

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

로 변경한 다음 프로그램을 실행합니다.

출력 결과:

100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000

몇 번 더 실행해 보니 문제 없이 모두 100000이 나왔습니다. Vector는 스레드로부터 안전하기 때문에 여러 스레드가 동일한 Vector 개체에서 작동하는 경우 문제가 없습니다.

LinkedList로 다시 전환해 보세요. LinkedList도 스레드로부터 안전하지 않기 때문에 ArrayList에서도 비슷한 문제가 발생합니다.

둘 중 하나를 선택하는 방법

비 스레드 안전이란 여러 스레드가 동일한 개체를 작동할 때 문제가 발생할 수 있음을 의미합니다. 스레드 안전성은 여러 스레드가 동일한 개체를 작동할 때 문제가 없음을 의미합니다.

스레드 안전성은 동기화 제어를 위해 많은 동기화 키워드를 사용해야 하기 때문에 필연적으로 성능 저하로 이어집니다.

따라서 이를 사용할 때 여러 스레드가 동일한 객체를 작동하는 경우 스레드로부터 안전한 Vector를 사용하고, 그렇지 않으면 더 효율적인 ArrayList를 사용하세요.

Non-thread-safe! = Unsafe

누군가 사용 중에 잘못된 보기를 가지고 있습니다. 내 프로그램은 다중 스레드이므로 ArrayList를 사용할 수 없으며 Vector를 사용해야 합니다.

비 스레드 안전성이 멀티 스레드 환경에서 사용할 수 없다는 의미는 아닙니다. 위에서 말한 내용을 참고하세요. 여러 스레드가 동일한 개체에서 작동합니다. 동일한 개체임을 참고하세요. 예를 들어, 최상위 시뮬레이션은 메인 스레드의 새로운 ArrayList이고 여러 스레드가 동일한 ArrayList 객체를 작동합니다.

각 스레드에 새로운 ArrayList가 있고 이 ArrayList가 이 스레드에서만 사용된다면 전혀 문제가 없습니다.

스레드 안전성 구현

스레드 안전성은 동기화 키워드인 스레드 동기화 제어를 통해 달성됩니다.

여기에서는 코드를 사용하여 스레드로부터 안전하지 않은 카운터와 스레드로부터 안전한 카운터를 구현하고 이에 대한 멀티 스레드 테스트를 수행했습니다.

스레드에 안전하지 않은 카운터:

public class Main 
{ 
  public static void main(String[] args) 
  { 
    // 进行10次测试 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
    { 
      test(); 
    } 
  } 
  public static void test() 
  { 
    // 计数器 
    Counter counter = new Counter(); 
    // 线程数量(1000) 
    int threadCount = 1000; 
    // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕 
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount); 
    // 启动threadCount个子线程 
    for(int i = 0; i < threadCount; i++) 
    { 
      Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch)); 
      thread.start(); 
    } 
    try 
    { 
      // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行 
      countDownLatch.await(); 
    } 
    catch (InterruptedException e) 
    { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
    // 计数器的值 
    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() 
  { 
    // 每个线程向Counter中进行10000次累加 
    for(int i = 0; i < 10000; i++) 
    { 
      counter.addCount(); 
    } 
    // 完成一个子线程 
    countDownLatch.countDown(); 
  } 
} 
class Counter 
{ 
  private int count = 0; 
  public int getCount() 
  { 
    return count; 
  } 
  public void addCount() 
  { 
    count++; 
  } 
}

위의 테스트 코드에서는 1000개의 스레드가 시작되고 각 스레드는 카운터를 10000번 누적하며 최종 출력 결과는 10000000이 되어야 합니다.

하지만 위 코드의 Counter는 동기식으로 제어되지 않으므로 스레드로부터 안전하지 않습니다.

출력 결과:

9963727
9973178
9999577
9987650
9988734
9988665
9987820
9990847
9992305
9972233

카운터를 스레드로부터 안전한 카운터로 약간 수정합니다.

class Counter 
{ 
  private int count = 0; 
  public int getCount() 
  { 
    return count; 
  } 
  public synchronized void addCount() 
  { 
    count++; 
  } 
}

위는 단지 addCount() 메서드에 동기화된 동기화 제어를 추가하고 A 스레드가 됩니다. -지금은 안전한 카운터입니다. 프로그램을 다시 실행하십시오.

출력 결과:

10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000
10000000

요약

위 내용은 Java의 스레드 안전성 및 비스레드 안전성에 대한 자세한 설명의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!