多线程安全是指多个线程同时操作共享资源
一、多线程不安全的根源
多线程安全问题的产生需同时满足三个条件:
多线程环境:多个线程并发执行。
共享资源:线程操作同一份数据(如全局变量、静态变量、对象属性等)。
非原子操作:对共享资源的操作由多个步骤组成(如i++实际包含 “读取 – 修改 – 写入” 三步),线程切换可能导致中间状态暴露。
二、线程安全的核心保障
要实现线程安全,需保证三个特性:
原子性:操作不可分割(要么全部执行,要么都不执行),如synchronized或Atomic类。
可见性:一个线程对共享资源的修改,其他线程能立即看到,如volatile或synchronized。
有序性:避免指令重排序导致的执行顺序混乱,如synchronized或volatile(部分场景)。
三、代码示例:线程不安全 vs 线程安全
1. 线程不安全示例(无同步机制)
模拟 10 个线程同时对共享变量count执行 1000 次自增,预期结果为10*1000=10000,但实际结果会小于预期(因i++非原子操作)。
public class ThreadUnsafeDemo {
private static int count = 0; // 共享资源
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建10个线程
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threads[i] = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
count++; // 非原子操作:读取count -> 加1 -> 写入count
}
});
}
// 启动所有线程
for (Thread t : threads) {
t.start();
}
// 等待所有线程执行完毕
for (Thread t : threads) {
t.join();
}
System.out.println(“最终count值:” + count); // 结果通常小于10000(如9876)
}
}
原因:当线程 A 读取count=100并执行+1(暂存 101)时,线程 B 可能同时读取到count=100并执行+1,最终两者都写入 101,导致少加 1 次。
2. 线程安全示例(加同步机制)
通过synchronized关键字保证count++操作的原子性,确保同一时间只有一个线程执行该操作。
public class ThreadSafeDemo {
private static int count = 0;
private static final Object lock = new Object(); // 锁对象
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threads[i] = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
// 同步代码块:保证count++的原子性
synchronized (lock) {
count++;
}
}
});
}
for (Thread t : threads) {
t.start();
}
for (Thread t : threads) {
t.join();
}
System.out.println(“最终count值:” + count); // 结果恒为10000
}
}
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