所谓线程安全无非是要控制多个线程对某个资源的有序访问或修改。总结java的内存模型,要解决两个主要的问题:可见性和有序性。
那么,何谓可见性? 多个线程之间是不能互相传递数据通信的,它们之间的沟通只能通过共享变量来进行。当一个共享变量在多个线程的工作内存中都有副本时,如果一个线程修改了这个共享变量,那么其他线程应该能够看到这个被修改后的值,这就是多线程的可见性问题。
那么,什么是有序性呢 ?线程在引用变量时不能直接从主内存中引用(线程不能直接为主存中中字段赋值),如果线程工作内存中没有该变量,则会从主内存中拷贝一个副本到工作内存中,完成后线程会引用该副本。当同一线程再度引用该字段时,有可能重新从主存中获取变量副本,也有可能直接引用原来的副本,这就是有序性问题。
如何编写线程安全的代码
1)常量始终是线程安全的,因为只存在读操作。
2)对构造器的访问(new 操作)是线程安全的,因为每次都新建一个实例,不会访问共享的资源。
3)局部变量是线程安全的。因为每执行一个方法,都会在独立的空间创建局部变量,它不是共享的资源。局部变量包括方法的参数变量。
4)不使用静态变量、实例变量。
synchronized关键字
保证了多个线程对于同步块是互斥的,并且保证了主存的一致性。
volatile关键字
volatile是java提供的一种同步手段,只不过它是轻量级的同步,为什么这么说,因为volatile只能保证多线程的内存可见性,不能保证多线程的执行有序性。而最彻底的同步要保证有序性和可见性,例如synchronized。任何被volatile修饰的变量,都不拷贝副本到工作内存,任何修改都及时写在主存。因此对于Valatile修饰的变量的修改,所有线程马上就能看到,但是volatile不能保证对变量的修改是有序的。
volatile存在的意义是,任何线程对a的修改,都会马上被其他线程读取到,因为直接操作主存,没有线程对工作内存和主存的同步。所以,volatile的使用场景是有限的,在有限的一些情形下可以使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件:
1)对变量的写操作不依赖于当前值。
2)该变量没有包含在具有其他变量的不变式中
volatile只保证了可见性。所以简单来说,volatile适合这种场景:一个变量被多个线程共享,线程直接给这个变量赋值。这时候使用volatile的开销将会非常小。