線程安全在Wikipedia裏面的定義:
Thread safety is a computer programming concept applicable to multi-threaded code. Thread-safe code only manipulates shared data structures in a manner that ensures that all threads behave properly and fulfill their design specifications without unintended interaction. There are various strategies for making thread-safe data structures.
線程安全的級別
- 線程安全 這種情況下其實沒有線程安全問題，比如，每個人都有自己專用的衛生間，所以不會存在競爭
- 條件安全 所有人共用幾個衛生間，搶到資源的就把門關上，通過門來隔離資源，後面的人就在外面等待
- 不安全 衛生間連門都沒有，不能保證資源安全
實現線程安全的方式
- 避免共享數據結構，共享狀態：(1)使用線程local變量 (2)使用不可變對象
- 共享不可避免，通過條件來確保：(1)互斥鎖 (2)CAS原子操作
Java的線程安全策略
- java.lang.ThreadLocal<T>變量
- 不可變對象: String
- 互斥鎖包括JDK5前的內置鎖synchronized和JDK5後的java.util.concurrent.locks.Lock接口
- java.util.concurrent.atomic.*類
一般，避免共享數據結構能比較優雅的解決併發問題，這種程序對多線程更友好，性能更高。比如單機的ThreadLocal和分佈式的Actor模型。這裏面不存在競爭。其次是不可變變量，多線程操作的都是CopyOnWrite，這也是爲什麼一些動態編程語言如Scala的默認數據結構大多都是不可變的。不可變有其好處，但缺點也明顯，如果需頻繁對數據修改，那麼會創建很多臨時對象並佔用較多內存。以上兩種稱無鎖實現，性能好。如果避免不了共享數據，性能比較好的就是CAS原子操作，這種一般也稱無鎖，但其實是利用了OS的原子指令來實現，在競爭不激烈的場景下性能較好，一般的編程語言都有封裝好的工具類。如果競爭激烈，其實性能未必比使用互斥鎖高。互斥鎖也稱重量級鎖，需OS干涉線程的調度，適用於競爭激烈的場景，這種方式下線程上下文的交換會降級系統的性能，使用時需注意。