这8种保证线程安全的技术你都知道吗?
并发情况下如何保证数据安全,一直都是开发人员每天都要面对的问题,稍不注意就会出现数据异常,造成不可挽回的结果。笔者根据自己的实际开发经验,总结了下面几种保证数据安全的技术手段:
无状态
不可变
安全的发布
volatile
synchronized
lock
cas
threadlocal
一.无状态
我们都知道只有多个线程访问公共资源的时候,才可能出现数据安全问题,那么如果我们没有公共资源,是不是就没有这个问题呢?
public class NoStatusService {public void add(String status) {System.out.println("add status:" + status);}public void update(String status) {System.out.println("update status:" + status);}
}
二.不可变
如果多个线程访问公共资源是不可变的,也不会出现数据的安全性问题。
public class NoChangeService {
public static final String DEFAULT_NAME = "abc";public void add(String status) {System.out.println("add status:" + status);}
}
三.安全的发布
如果类中有公共资源,但是没有对外开放访问权限,即对外安全发布,也没有线程安全问题
public class SafePublishService {
private String name;public String getName() {
return name;}public void add(String status) {System.out.println("add status:" + status);}
}
四.volatile
如果有些公共资源只是一个开关,只要求可见性,不要求原子性,这样可以用volidate关键字定义来解决问题。
public class FlagService {public volatile boolean flag = false;public void change() {
if (flag) {System.out.println("return");
return;} flag = true;System.out.println("change");}
}
五.synchronized
使用JDK内部提供的同步机制,这也是使用比较多的手段,分为:方法同步 和 代码块同步,我们优先使用代码块同步,因为方法同步的范围更大,更消耗性能。每个对象内部都又一把锁,只有抢答那把锁的线程,才能进入代码块里,代码块执行完之后,会自动释放锁。
public class SyncService {private int age = 1;public synchronized void add(int i) {age = age + i; System.out.println("age:" + age);}public void update(int i) {synchronized (this) {age = age + i; System.out.println("age:" + age);} }
}
六.lock
除了使用synchronized关键字实现同步功能之外,JDK还提供了lock显示锁的方式。它包含:可重入锁、读写锁 等更多更强大的功能,有个小问题就是需要手动释放锁,不过在编码时提供了更多的灵活性。
public class LockService {
private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
public int age = 1;public void add(int i) {
try {reentrantLock.lock();age = age + i; System.out.println("age:" + age);} finally {reentrantLock.unlock(); } }
}
七.cas
JDK除了使用锁的机制解决多线程情况下数据安全问题之外,还提供了cas机制。这种机制是使用CPU中比较和交换指令的原子性,JDK里面是通过Unsafe类实现的。cas需要四个值:旧数据、期望数据、新数据 和 地址,比较旧数据 和 期望的数据如果一样的话,就把旧数据改成新数据,当前线程不断自旋,一直到成功为止。不过可能会出现aba问题,需要使用AtomicStampedReference增加版本号解决。其实,实际工作中很少直接使用Unsafe类的,一般用atomic包下面的类即可。
public class AtomicService {
private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();public int add(int i) {
return atomicInteger.getAndAdd(i);}
}
八.threadlocal
除了上面几种解决思路之外,JDK还提供了另外一种用空间换时间的新思路:threadlocal。它的核心思想是:共享变量在每个线程都有一个副本,每个线程操作的都是自己的副本,对另外的线程没有影响。特别注意,使用threadlocal时,使用完之后,要记得调用remove方法,不然可能会出现内存泄露问题。
public class ThreadLocalService {
private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();public void add(int i) {Integer integer = threadLocal.get();threadLocal.set(integer == null ? 0 : integer + i);}}
总结
本文介绍了8种多线程情况下保证数据安全的技术手段,当然实际工作中可能会有其他。技术没有好坏之分,主要是看使用的场景,需要在不同的场景下使用不同的技术。
有道无术,术可成;有术无道,止于术
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