因為線程共享相同的內存地址空間,且并發地運行,它們可能訪問或修改其他線程正在使用的變量。這是十分方便的,因為它使得數據共享相對于其他的線程間通訊機制都更加簡單。但是這其中也存在著巨大的風險:當數據意外改變時,線程可能會出現混亂。允許多線程訪問和修改相同的變量,給順序編程模型引入了一些非順序因素,這可能會造成混亂,并且難以發現錯誤的原因。為了使多線程程序的行為可預見,訪問共享的變量必須經過合理的協調,這樣線程才不會互相干擾。
非線程安全的序列生成器
public class UnsafeSequence { PRivate int value; public int getNext() { return value++; }}線程安全的序列生成器
public class Sequence { private int value; public synchronized int getNext() { return value++; }}編寫線程安全的代碼,本質上就是管理對狀態(state)的訪問,而且通常都是共享的,可變的狀態
通俗地說,一個對象的狀態就是它的數據,存儲在狀態變量中。
所謂共享,是指一個變量可以被多個線程訪問;所謂可變,是指變量的值在其生命周期內可以改變。線程安全好像是關于代碼的,但真正要做的是在不可控制的并發訪問中保護數據。
一個對象是否應該是線程安全的取決于它是否被多個線程訪問。線程安全的這個性質取決與程序中如何使用對象,而不是對象完成了什么。保證對象的線程安全性需要使用同步來協調對其可變狀態的訪問;若是做不到這一點,就會導致臟數據和其他不可預測的后果。
無論何時,只要有多于一個的線程訪問給定的狀態變量,而且其中某個線程會寫入該變量,此時必須使用同步來協調線程對該變量的訪問。
當多個線程訪問一個類時,如果不用考慮這些線程在運行時環境下的調度和交替執行,并且不需要額外的同步及在調用方代碼不必做其他的協調,這個類的行為仍然是正確的,那么這個類就是線程安全的。
線程安全的類封裝了任何必要的同步,因此客戶不需要自己提供。
無狀態對象永遠是線程安全的。
為了確保線程安全,“檢查再運行”操作(如惰性初始化)和讀-改-寫操作(如自增)必須是原子操作。
為了保護狀態的一致性,要在單一的原子操作中更新相互關聯的狀態變量。
創建后狀態不能被修改的對象叫做不可變對象。不可變對象天生就是線程安全的。它們的常量(域)是在構造函數中創建的。
不可變狀態永遠是線程安全的無論是java語言規范還是Java存儲模型,都沒有關于不可變性的正式定義,但是不可變性并不簡單地等于將對象中的所有域都聲明為final類型,所有域都是final類型的對象仍然可以是可變的,因為final域可以獲得一個可變對象的引用。
只有滿足如下狀態,一個對象才是不可變的- 它的狀態不能在創建后再被修改- 所有域都是final類型,并且- 它被正確創建正如“將所有的域聲明為私有的,除非它們需要更高的可見性”一樣,“將所有的域聲明為final類型,除非它們是可變的”,也是一條良好的實踐。戈茨. JAVA并發編程實踐[M]. 電子工業出版社, 2007.
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