2023-09-10  阅读(131)
原文作者:keep_trying 原文地址: https://blog.csdn.net/yjp198713/article/details/78990377

一、概述

我们在Java集合类(一)概览 里已经介绍了 非线程安全的集合(Vector、List、Set、Map),下面几篇文章将介绍线程安全的集合。可能有人会问hashTable,Vector不是线程安全的类吗?下面看一段代码:

    package demo.com.test.collection;
    
    import java.util.Vector;
    
    public class VectorTest implements Runnable{
    
        static Vector<String> v = new Vector<String>();
        public static void main(String[] args) {
            VectorTest t = new VectorTest();
            v.add("1");
            v.add("2");
            System.out.println("vector内容:"+v.toString());
            new Thread(t).start();
            new Thread(t).start();
            new Thread(t).start();
        }
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行删除操作");
            deleteLast(v);
        }
    
        public Object deleteLast(Vector<String> v){
            int lastIndex  = v.size()-1;
            return v.remove(lastIndex);
        }
    }

执行结果:

    vector内容:[1, 2]
    Thread-0执行删除操作
    Thread-1执行删除操作
    Thread-2执行删除操作
    Exception in thread "Thread-2" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: -1
        at java.util.Vector.elementData(Vector.java:734)
        at java.util.Vector.remove(Vector.java:832)
        at demo.com.test.collection.VectorTest.deleteLast(VectorTest.java:25)
        at demo.com.test.collection.VectorTest.run(VectorTest.java:20)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

上面的代码最终调用 Vector的remove()方法,我们看一下源代码:

    public synchronized E remove(int index) {
            modCount++;
            if (index >= elementCount)
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
            E oldValue = elementData(index);
    
            int numMoved = elementCount - index - 1;
            if (numMoved > 0)
                System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                                 numMoved);
            elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
    
            return oldValue;
        }

从上面代码中可以看出,当index >= elementCount时,会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException,也就是说,当当前索引值不再有效的时候,将会抛出这个异常。因为deleteLast方法,有可能被多个线程同时执行,当线程一通过index()获得索引值为1,在尝试通过remove()删除该索引位置的元素之前,线程2把该索引位置的值删除掉了,这时线程一在执行时便会抛出异常。

二、线程安全级别

线程安全:如果你的代码在多线程下执行和在单线程下执行永远都能获得一样的结果,那么你的代码就是线程安全的。
这个问题有值得一提的地方,就是线程安全也是有几个级别的:

  • (1)不可变

像String、Integer、Long这些,都是final类型的类,任何一个线程都改变不了它们的值,要改变除非新创建一个,因此这些不可变对象不需要任何同步手段就可以直接在多线程环境下使用

  • (2)绝对线程安全

不管运行时环境如何,调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代价,Java中标注自己是线程安全的类,实际上绝大多数都不是线程安全的,不过绝对线程安全的类,Java中也有,比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

  • (3)相对线程安全

相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全,像Vector这种,add、remove方法都是原子操作,不会被打断,但也仅限于此,如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个Vector,99%的情况下都会出现ConcurrentModificationException,也就是fail-fast机制。

  • (4)线程非安全

ArrayList、LinkedList、HashMap等都是线程非安全的类

相对线程安全也称有条件的线程安全,有条件线程安全类对于单独的操作可以是线程安全的(例如remove(),put()),但是某些操作序列可能需要外部同步(例如上面的deleteLast,需要对Vector加锁)。条件线程安全的最常见的例子是遍历由 Hashtable 或者 Vector 或者返回的迭代器 — 由这些类返回的 fail-fast 迭代器假定在迭代器进行遍历的时候底层集合不会有变化。

为了保证其他线程不会在遍历的时候改变集合,进行迭代的线程应该确保它是独占性地访问集合以实现遍历的完整性。通常,独占性的访问是由对锁的同步保证的 — 并且类的文档应该说明是哪个锁(通常是对象的内部监视器(intrinsic monitor))。 如果对一个有条件线程安全类进行记录,那么您应该不仅要记录它是有条件线程安全的,而且还要记录必须防止哪些操作序列的并发访问。用户可以合理地假设其他操作序列不需要任何额外的同步。

三、绝对线程安全类

不管运行时环境如何,调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代价,Java中标注自己是线程安全的类,实际上绝大多数都不是线程安全的,不过绝对线程安全的类,Java中也有,比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentHashMap等

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