Java中關於線程安全的基礎概念解析

這篇文章主要介紹了Java線程安全基礎概念解析，希望給大家一個參考，需要的朋友可以了解下。

Java線程安全初步了解。 JAVA執行緒安全性從整體上來說，是指Java物件在多執行緒運行環境下的一種特性，表現為常規（區別於特殊呼叫情況）情況下每次呼叫都能得到正確的邏輯結果。從本質上來說，將物件的方法行為加上了同步控制邏輯，而呼叫者無須做其他額外的同步控制就可以安全放心的使用物件。

1.線程安全的定義

#當多個執行緒存取一個物件時，如果不用考慮這些執行緒在執行時間環境下的調度和交替執行，也不需要進行額外的同步，或是在呼叫方進行任何其他的協調操作，呼叫這個物件的行為都可以獲得正確的結果，那麼這個物件就是執行緒安全的。這個定義很嚴謹，它要求就線程安全的程式碼都具備一個特徵：程式碼本身封裝了所有必要的正確性保障手段，令呼叫者無須關心多線程的問題，更無須自己實現熱河措施來保證多線程的正確調用。

2.Java語言中的執行緒安全性

#為了更深入地理解執行緒安全，按照執行緒安全的「安全強度」由強至弱來排序：不可變，絕對線程安全，相對線程安全，線程相容和線程對立。

2.1 不可變

#在jDK1.5以後不可變的物件一定是執行緒安全的，無論是物件的方法實作還是方法的呼叫者，都不需要再進行任何的執行緒安全保障措施，透過final關鍵字修飾的屬性，物件或方法，那其外部的可見狀態永遠不會改變。如果共享資料是一個基本資料類型，那麼只要在定義時使用final關鍵字修飾就可以保證它是不可變得。如String類別對象，就是一個典型的不可變對象，我們呼叫substring()，replace()，和concat()這些方法都不會影響它原來的值，只會傳回一個新構造的字串物件。

2.2相對執行緒安全性

#相對執行緒安全性就是我們通常意義上所講的執行緒安全，它需要保證這個物件單獨的操作是線程安全的。在java中大部分執行緒安全類別都屬於這種類型，如Vector，HashTable等。

2.3線程相容

#線程相容是指物件本身並不是線程安全的，但是可以透過在調用端正確地使用同步手段來確保物件在並發環境中安全地使用。

2.3執行緒對立

#執行緒對立是指不管呼叫端是否採用了同步措施，都無法在多線程環境中並發使用的程式碼。由於Java語言天生就具備多執行緒特性，因此執行緒對立這種排斥多執行緒的程式碼很少出現。常見的執行緒對立操作有Thread類別的suspend()和resume()方法，System.setIn()等。

3.線程安全的實作方法

#3.1互斥同步

互斥同步是最常見的一種並發正確性保障手段，同步是指在多個執行緒並發存取共享資料時，保證共享資料在同一個時刻只被一條線程使用。而互斥是實現同步的一種手段，臨界區，互斥量和信號量都是主要的互斥實現方式。互斥是因，同步是果，互斥是方法，同步是目的。

在Java中，最基本的互斥同步手段就是synchronized關鍵字。除此之外還可以使用java.util.concurrent套件中的重入鎖定（ReentrantLock）來實現同步。在用法上都很相似，只是程式碼寫法上有點區別，一個表現為API層面的互斥鎖（lock()和unlock()方法配合try/finally語句區塊來完成），一個表現為原生語法層面的互斥鎖。不過重入鎖比synchronized增加了以下三項：
等待可中斷：是指當持有鎖的線程長期不釋放鎖的時候，正在等待的線程可以選擇放棄等待，改為處理其他事情，可中斷特性對處理執行時間非常長的同步區塊很有幫助。

可實現公平鎖定：公平鎖定是指多個執行緒在等待同一個鎖定時，必須依照申請鎖定的時間順序來依序取得鎖定；而非公平鎖定則不保證這一點。 synchronized中的鎖是非公平的，重入鎖缺省也是非公平的，但可以透過布林值的構造函數要求使用公平鎖。

鎖可以綁定多個條件：是指一個重入鎖對象可以同時綁定多個Condition對象，而在synchronized中，鎖對象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以實現一個隱含條件，如果要和多於一個的條件關聯的時候，就不得不額外的添加y一個鎖，而重入鎖無須這樣做，只需要多次調用newCondition()方法。

3.2非阻塞同步

#互斥同步最重要的問題就是進行執行緒阻塞與喚醒所帶來的效能問題，它屬於一種悲觀的並發策略，總是認為只要不去做正確的同步措施就會出現問題。但是我們有了另一個選擇：基於衝突檢測的樂觀並發策略，通俗的說就是先進行操作，如果沒有其他線程爭用共享數據，那操作就成功了；如果共享數據發生了爭用，產生了衝突，那就再進行其他的補償措施，這種樂觀的並發策略的許多實現都不需要把線程掛起，因此被稱為非阻塞同步。

總結

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以上是Java中關於線程安全的基礎概念解析的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！