java线程安全问题原理性分析

 

1.什么是线程安全问题？

从某个线程开始访问到访问结束的整个过程，如果有一个访问对象被其他线程修改，那么对于当前线程而言就发生了线程安全问题；如果在整个访问过程中，无一对象被其他线程修改，就是线程安全的。

2.线程安全问题产生的根本原因

1. 首先是多线程环境，即同时存在有多个操作者，单线程环境不存在线程安全问题。在单线程环境下，任何操作包括修改操作都是操作者自己发出的，操作者发出操作时不仅有明确的目的，而且意识到操作的影响。
2. 多个操作者（线程）必须操作同一个对象，只有多个操作者同时操作一个对象，行为的影响才能立即传递到其他操作者。
3. 多个操作者（线程）对同一对象的操作必须包含修改操作，共同读取不存在线程安全问题，因为对象不被修改，未发生变化，不能产生影响。

综上可知，线程安全问题产生的根本原因是共享数据存在被并发修改的可能，即一个线程读取时，允许另一个线程修改。

3.线程安全问题解决思路

根据线程安全问题产生的条件，解决线程安全问题的思路是消除产生线程安全问题的环境：

1. 消除共享数据：成员变量与静态变量多线程共享，将这些全局变量转化为局部变量，局部变量存放在栈，线程间不共享，就不存在线程安全问题产生的环境了。消除共享数据的不足：如果需要一个对象采集各个线程的信息，或者在线程间传递信息，消除了共享对象就无法实现此目的。
2. 使用线程同步机制：给读写操作同时加锁，使得同时只有一个线程可以访问共享数据。如果单单给写操作加锁，同时只有一个线程可以执行写操作，而读操作不受限制，允许多线程并发读取，这时就可能出现不可重复读的情况，如一个持续时间比较长的读线程，相隔较长时间读取数组同一索引位置的数据，正好在这两次读取的时间内，一个线程修改了该索引处的数据，造成该线程从同一索引处前后读取的数据不一致。是同时给读写加锁，还是只给写加锁，根据具体需求而定。同步机制的缺点是降低了程序的吞吐量。
3. 建立副本：使用ThreadLocal为每一个线程建立一个变量的副本，各个线程间独立操作，互不影响。该方式本质上是消除共享数据思想的一种实现。