Java线程安全策略总结-0

不可变对象要满足的条件:

  • 1.对象创建以后其状态不能修改(话外音:final数据可以是编译时不改变值的常量,在对这个常量进行定义的时候,必须对其赋值。变量的值一旦初始化,就不能改变。如果final变量是引用类型的变量,那么代表你不能去改变它的引用,一旦引用指向被初始化指向一个对象,就无法再把它改为指向另一个对象,但是可以改变这个变量所引用的对象的属性)
  • 2.对象所有域都是final类型。
  • 3.对象是正确创建的(在对象创建期间,this引用没有逸出)。

Collections.unmodifiableXXX:Collection、List、Set、Map... Guava: ImmutabeXXX:Collection、List、Set、Map... 这些方法都能将指定对象设置为不可变,只读。

newHashMap已经是不可变,不能再添加新元素了。如果再进行put操作,会抛出java.lang.UnsupportedOperationException异常。

public class C {

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> hashMap = Maps.newHashMap();
        hashMap.put("boy", "cmazxiaoma");

        Map<String, String> newHashMap = Collections.unmodifiableMap(hashMap);
        newHashMap.put("girl", "doudou");
    }
}

这里提一个概念"线程封闭":就是将对象封装到一个线程里,只有一个线程能看到这个对象,就算这个对象就算不是线程安全的,也不会出现线程安全方面的问题。SpringMVC、Shiro框架都用到了线程封闭的思想。

堆栈封闭:就是方法中定义局部变量,不存在并发问题,因为是线程私有的。多个线程访问一个方法时,方法中的布局变量都会被拷贝一份到线程的栈中,所以局部变量时不会被多个线程所共享的。

ThreadLocal线程封闭:这就不多说了(之前文章提到过)。ThreadLocal为每个线程提供了一个变量副本,从而解决了多线程访问变量的冲突。话外音:如果系统CPU资源有空闲,但是内存使用紧张,可以考虑使用时间换空间的策略(synchronized就是采取该策略)。反之,CPU资源紧张,内存资源空闲,则可以使用空间换时间策略(ThreadLocal就是采取该策略),提高整体性能。

image.png

SimpleDateFormat是线程不安全的,可以通过ThreadLocal或者JDK1.8的LocalDateTime和DateTimeFormatter。

public class MyThreadLocal {

    public static final ThreadLocal<DateFormat> dateFormatThreadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>(){
        @Override
        protected DateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }
    };

    public static String format(Date date) {
        return dateFormatThreadLocal.get().format(date);
    }

    public static Date parse(String date) throws ParseException {
        return dateFormatThreadLocal.get().parse(date);
    }

    public static void main(String[] args) {
        String date = format(new Date());
        System.out.println(date);
    }
}
public class LocalTimeTest {

    public static void main(String[] args) {
        // jdk1.8 线程安全获取系统时间
        System.out.println(LocalDateTime.now());

        DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

        // parse
        LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.parse("2018-11-23 21:58:00", dateTimeFormatter);
        System.out.println(localDateTime);

        // format
        System.out.println(LocalDateTime.now().format(dateTimeFormatter));

    }
}

Java中是有提供了同步容器的,不过性能很差。

ArrayList ===>Vector, Stack

image.png

image.png

HashMap(key和value都能为空) ===> Hashtable(key,value不能为空)

写到这里,就来讲讲HashMap和Hashtable之间的区别把: 1.Hashtable中key和value都不允许出现null值,但是在HashMap中null是可以作为key的,这样的key只有一个。可以有一个key或者多个key所对应的值为null。当get()方法返回null时,即可以表示HashMap中没有该key,也可以表示该key所对应的值为null。因此在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap是否存在某个key,而应该用containsKey()来判断。 2.两个在遍历方式的内部实现上有所不同。两者都使用了Iterator,而Hashtable由于历史原因,还使用了Enumeration。 3.哈希值的使用不同。Hashtable直接使用了对象的hashcode,而HashMap需要重新计算hash值。 4.两者内部实现的数组的初始化大小和扩容方式不同。Hashtable中hash数组默认大小是11,扩容方式是2*old+1。而HashMap中hash数组默认大小是16,扩容后大小一定是2的指数。 5.HashSet依靠hashCode()和equals()方法来区分重复元素。HashSet内部使用Map来保存数据。HashSet的数据作为Map中的key值保存,这也是HashSet中元素不能重复的原因。而Map保存key值时,会去判断当前Map中是否会有该key。先通过key的hashcode,如果有相同的hashcode(hash冲突),再用equals()方法判断是否相同。

Collections.synchronizedXXX(List、Set、Map)

虽然说Vector是同步容器,但是也无法保证多线程读写数据情况下的线程安全(不支持边遍历边修改)。

public class VectorTest {

    private static Vector<Long> vector = new Vector<>();

    public static void main(String[] args) {

        for (;;) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                vector.add(i + 1L);
            }

            Thread getThread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
                        vector.get(i);
                    }
                }
            });

            Thread removeThread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int i = 0 ; i < vector.size(); i++) {
                        vector.remove(i);
                    }
                }
            });
            getThread.start();
            removeThread.start();
        }
    }
}

image.png

来看看并发容器把。

ArrayList对应着CopyOnWriteArrayList

HashSet、TreeSet对应着CopyOnWriteArraySet、ConCurrentSkipListSet

HashMap、TreeMap对应着ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap

CopyOnWriteArrayList当有新元素的时候添加时,它会将原来数组拷贝一份。然后在新的数组上面做写操作,写完之后,将原来的数组指向新的数组。当元素的内容过多的时候,会造成YGC或者FGC。因为拷贝数据是需要时间的,我们读的可能不是最新的数据,所以无法满足实时读。也就是说不是强一致性,而是追求最终一致性。CopyOnWriteArrayList用到了读写分离思想,适合读多写少的场景。CopyOnWriteArray读是不需要加锁的,是在原来的数组上面读。而写却是要加锁,避免多线程并发修改拷贝出多个副本。

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