java线程安全的实现

① java如何实现线程安全，synchronized和lock的区别，可重入锁

一、synchronized和lock的用法区别

synchronized：在需要同步的对象中加入此控制，synchronized在方法上，也在特定代码块中，括号中表示需要锁的对象。

lock：需要显示指定起始位置和终止位置。一般使用ReentrantLock类做为锁，多个线程中必须要使用一个ReentrantLock类做为对象才能保证锁的生效。且在加锁和解锁处需要通过lock()和unlock()显示指出。所以一般会在finally块中写unlock()以防死锁。

二、synchronized和lock用途区别

synchronized原语和ReentrantLock在一般情况下没有什么区别，但是在非常复杂的同步应用中，请考虑使用ReentrantLock，特别是遇到下面2种需求的时候。

1. 某个线程在等待一个锁的控制权的这段时间需要中断

2. 2.需要分开处理一些wait-notify，ReentrantLock里面的Condition应用，能够控制notify哪个线程

3. 3.具有公平锁功能，每个到来的线程都将排队等候
   

② JAVA 怎样实现本地线程安全

字段用final修饰，除非需要变化
变量用锁来守护，一组作为不变量的变量要用同一把锁
在复杂的组合操作中要保持锁
文档化你的同步策略
主要就这些，java里可以用synchronized关键字来进行锁，也可以用并发包里提供的许多类来完成线程安全的操作

③ java中哪些线程安全

JAVA中线程安全的map有：Hashtable、synchronizedMap、ConcurrentHashMap。
java中map中线程安全怎么实现：
1、同步的map就是Hashtable, concurrenthashmap。
2、你看到的Hashtable就是直接在hashmap上加了个锁，concurrenthashmap就是分成多个分段锁。
java代码中线程安全级别：
1、绝对线程安全。
在任何环境下，调用者都不需要考虑额外的同步措施，都能够保证程序的正确性。这个定义要求很严格，java里面满足这个要求的类比较少，对于实现jsr133规范（java内存模型）的jdk（一般指jdk5.0之上），一般的不变类都是满足绝地线程安全的。比如 String，Integer类。一般情况下，定义了如果一个类里面所有字段都是final类型的，一般都认为这个类是不变的。不变类都是绝对线程安全的。
2、相对线程安全
在一般情况下，调用者都不需要考虑线程同步，大多数情况下，都能够正常运行。jdk里面大多数类都是相对安全的。最常见的例子是java里面Vector类。

④ java多线程有几种实现方法

• 继承Thread类来实现多线程:

当我们自定义的类继承Thread类后，该类就为一个线程类,该类为一个独立的执行单元，线程代码必须编写在run()方法中,run方法是由Thread类定义，我们自己写的线程类必须重写run方法。

run方法中定义的代码为线程代码，但run方法不能直接调用，如果直接调用并没有开启新的线程而是将run方法交给调用的线程执行

要开启新的线程需要调用Thread类的start()方法，该方法自动开启一个新的线程并自动执行run方法中的内容




*java多线程的启动顺序不一定是线程执行的顺序，各个线程之间是抢占CPU资源执行的，所有有可能出现与启动顺序不一致的情况。




CPU的调用策略：

如何使用CPU资源是由操作系统来决定的，但操作系统只能决定CPU的使用策略不能控制实际获得CPU执行权的程序。




线程执行有两种方式：




1.抢占式：

目前PC机中使用最多的一种方式，线程抢占CPU的执行权，当一个线程抢到CPU的资源后并不是一直执行到此线程执行结束，而是执行一个时间片后让出CPU资源，此时同其他线程再次抢占CPU资源获得执行权。




2.轮循式;

每个线程执行固定的时间片后让出CPU资源，以此循环执行每个线程执行相同的时间片后让出CPU资源交给下一个线程执行。

⑤ java 如何实现一个线程安全的队列

以下是两个线程：

import java.util.*;

public class Thread_List_Operation {
//假设有这么一个队列
static List list = new LinkedList();

public static void main(String[] args) {
Thread t;
t = new Thread(new T1());
t.start();
t = new Thread(new T2());
t.start();

}

}

//线程T1,用来给list添加新元素
class T1 implements Runnable{

void getElemt(Object o){
Thread_List_Operation.list.add(o);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "为队列添加了一个元素");
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
getElemt(new Integer(1));
}

}

}

//线程T2,用来给list添加新元素
class T2 implements Runnable{

void getElemt(Object o){
Thread_List_Operation.list.add(o);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "为队列添加了一个元素");
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
getElemt(new Integer(1));
}

}

}

//结果（乱序）
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-1为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素
Thread-0为队列添加了一个元素

⑥ Java的List如何实现线程安全

Java的List如何实现线程安全？

Collections.synchronizedList(names);效率最高，线程安全

Java的List是我们平时很常用的集合，线程安全对于高并发的场景也十分的重要，那么List如何才能实现线程安全呢 ？

加锁

首先大家会想到用Vector，这里我们就不讨论了，首先讨论的是加锁，例如下面的代码

public class Synchronized{

private List<String> names = new LinkedList<>();

public synchronized void addName(String name ){
names.add("abc");
}
public String getName(Integer index){
Lock lock =new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
return names.get(index);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
finally {
lock.unlock();
}
return null;
}
}

synchronized一加，或者使用lock 可以实现线程安全，但是这样的List要是很多个，代码量会大大增加。

java自带类

在java中我找到自带有两种方法

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWrite 写入时复制，它使一个List同步的替代品，通常情况下提供了更好的并发性，并且避免了再迭代时候对容器的加锁和复制。通常更适合用于迭代，在多插入的情况下由于多次的复制性能会一定的下降。

下面是add方法的源代码

public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock; // 加锁 只允许获得锁的线程访问
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 创建个长度加1的数组并复制过去
Object[] newElements = Arrays.Of(elements, len + 1);
newElements[len] = e; // 赋值
setArray(newElements); // 设置内部的数组
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}

Collections.synchronizedList

Collections中有许多这个系列的方法例如

主要是利用了装饰者模式对传入的集合进行调用 Collotions中有内部类SynchronizedList

static class SynchronizedList<E>
extends SynchronizedCollection<E>
implements List<E> {
private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

final List<E> list;

SynchronizedList(List<E> list) {
super(list);
this.list = list;
}
public E get(int index) {
synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}
public E set(int index, E element) {
synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}
public void add(int index, E element) {
synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {
synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}

static class SynchronizedCollection<E> implements Collection<E>, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 3053995032091335093L;

final Collection<E> c; // Backing Collection
final Object mutex; // Object on which to synchronize

这里上面的mutex就是锁的对象 在构建时候可以指定锁的对象 主要使用synchronize关键字实现线程安全

/**
* @serial include
*/
static class SynchronizedList<E>
extends SynchronizedCollection<E>
implements List<E> {
private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

final List<E> list;

SynchronizedList(List<E> list) {
super(list);
this.list = list;
}
SynchronizedList(List<E> list, Object mutex) {
super(list, mutex);
this.list = list;
}
这里只是列举SynchronizedList ，其他类类似，可以看下源码了解下。

测试
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> names = new LinkedList<>();
names.add("sub");
names.add("jobs");
// 同步方法1 内部使用lock
long a = System.currentTimeMillis();
List<String> strings = new CopyOnWriteArrayList<>(names);
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
strings.add("param1");
}
long b = System.currentTimeMillis();
// 同步方法2 装饰器模式使用 synchronized
List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(names);
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
synchronizedList.add("param2");
}
long c = System.currentTimeMillis();
System.out.println("CopyOnWriteArrayList time == "+(b-a));
System.out.println("Collections.synchronizedList time == "+(c-b));
}
}

两者内部使用的方法都不一样，CopyOnWriteArrayList内部是使用lock进行加锁解锁完成单线程访问，synchronizedList使用的是synchronize

进行了100000次添加后时间对比如下：

可以看出来还是使用了synchronize的集合工具类在添加方面更加快一些，其他方法这里篇幅关系就不测试了，大家有兴趣去试一下。

⑦ java中map中线程安全怎么实现

同步的map就是Hashtable,
concurrenthashmap.
你看到的Hashtable就是直接在hashmap上加了个锁，concurrenthashmap就是分成多个分段锁。

⑧ Java线程安全的单例模式的几种实现

四种线程安全的单例模式实现方式，其实并不局限于这四种，本文只是起一个抛砖引玉的作用。

⑨ 如何确保Java线程安全

在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步，使用原子类(atomicconcurrentclasses)，实现并发锁，使用volatile关键字，使用不变类和线程安全类。

⑩ Java中如何保证线程安全性

并发（concurrency）一个并不陌生的词，简单来说，就是cpu在同一时刻执行多个任务。

而Java并发则由多线程实现的。

在jvm的世界里，线程就像不相干的平行空间，串行在虚拟机中。（当然这是比较笼统的说法，线程之间是可以交互的，他们也不一定是串行。）

多线程的存在就是压榨cpu，提高程序性能，还能减少一定的设计复杂度（用现实的时间思维设计程序）。

这么说来似乎线程就是传说中的银弹了，可事实告诉我们真正的银弹并不存在。

多线程会引出很多难以避免的问题， 如死锁，脏数据，线程管理的额外开销，等等。更大大增加了程序设计的复杂度。

但他的优点依旧不可替代。

死锁和脏数据就是典型的线程安全问题。

简单来说，线程安全就是：在多线程环境中，能永远保证程序的正确性。

只有存在共享数据时才需要考虑线程安全问题。

java内存区域：

其中，方法区和堆就是主要的线程共享区域。那么就是说共享对象只可能是类的属性域或静态域。

了解了线程安全问题的一些基本概念后， 我们就来说说如何解决线程安全问题。我们来从一个简单的servlet示例来分析：

1. 了解业务场景的线程模型

这里的线程模型指的是: 在该业务场景下， 可能出现的线程调用实况。

众所周知，Servlet是被设计为单实例，在请求进入tomcat后，由Connector建立连接，再讲请求分发给内部线程池中的Processor，

此时Servlet就处于一个多线程环境。即如果存在几个请求同时访问某个servlet，就可能会有几个线程同时访问该servlet对象。如图：

线程模型，如果简单的话，就在脑海模拟一下就好了，复杂的话就可以用纸笔或其他工具画出来。

2. 找出共享对象

这里的共享对象就很明显就是ReqCounterServlet。

3. 分析共享对象的不变性条件

不变性条件，这个名词是在契约式编程的概念中的。不变性条件保证类的状态在任何功能被执行后都保持在一个可接受的状态。

这里可以引申出，不可变对象是线程安全的。（因为不可变对象就没有不变性条件）

不变性条件则主要由对可变状态的修改与访问构成。

这里的servlet很简单， 不变性条件大致可以归纳为： 每次请求进入时count计数必须加一，且计数必须正确。

在复杂的业务中， 类的不变性条件往往很难考虑周全。设计的世界是险恶的，只能小心谨慎，用测量去证明，最大程度地减少错误出现的几率。

4. 用特定的策略解决线程安全问题。

如何解决的确是该流程的重点。目前分三种方式解决：

第一种，修改线程模型。即不在线程之间共享该状态变量。一般这个改动比较大，需要量力而行。

第二种，将对象变为不可变对象。有时候实现不了。

第三种，就比较通用了，在访问状态变量时使用同步。 synchronized和Lock都可以实现同步。简单点说，就是在你修改或访问可变状态时加锁，独占对象，让其他线程进不来。

这也算是一种线程隔离的办法。（这种方式也有不少缺点，比如说死锁，性能问题等等）

其实有一种更好的办法，就是设计线程安全类。《代码大全》就有提过，问题解决得越早，花费的代价就越小。

是的，在设计时，就考虑线程安全问题会容易的多。

首先考虑该类是否会存在于多线程环境。如果不是，则不考虑线程安全。

然后考虑该类是否能设计为不可变对象，或者事实不可变对象。如果是，则不考虑线程安全

最后，根据流程来设计线程安全类。

设计线程安全类流程：

1、找出构成对象状态的所有变量。

2、找出约束状态变量的不变性条件。

3、建立对象状态的并发访问管理策略。

有两种常用的并发访问管理策略：

1、java监视器模式。 一直使用某一对象的锁来保护某状态。

2、线程安全委托。将类的线程安全性委托给某个或多个线程安全的状态变量。（注意多个时，这些变量必须是彼此独立，且不存在相关联的不变性条件。）