摘要：多线程（并发）场景下，如何编写线程平安（Thread-Safety）的程序，对于程序的正确和稳固运行有重要的意义。上面将联合示例，谈谈如何在Java语言中，实现线程平安的程序。
本文分享自华为云社区《Java如何实现多线程场景下的线程平安》，作者： jackwangcumt 。
1 引言
以后随着计算机硬件的疾速倒退，个人电脑上的CPU也是多核的，当初广泛的CUP核数都是4核或者8核的。因而，在编写程序时，须要为了提高效率，充分发挥硬件的能力，则须要编写并行的程序。Java语言作为互联网利用的次要语言，广泛应用于企业应用程序的开发中，它也是反对多线程（Multithreading）的，但多线程虽好，却对程序的编写有较高的要求。
单线程能够正确运行的程序不代表在多线程场景下可能正确运行，这里的正确性往往不容易被发现，它会在并发数达到一定量的时候才可能呈现。这也是在测试环节不容易重现的起因。因而，多线程（并发）场景下，如何编写线程平安（Thread-Safety）的程序，对于程序的正确和稳固运行有重要的意义。上面将联合示例，谈谈如何在Java语言中，实现线程平安的程序。
为了给出理性的意识，上面给出一个线程不平安的示例，具体如下:
package com.example.learn;public class Counter { private static int counter = 0; public static int getCount(){ return counter; } public static void add(){ counter = counter + 1; }}这个类有一个动态的属性counter，用于计数。其中能够通过静态方法add()对counter进行加1操作，也能够通过getCount()办法获取到以后的计数counter值。如果是单线程状况下，这个程序是没有问题的，比方循环10次，那么最初获取的计数counter值为10。但多线程状况下，那么这个后果就不肯定可能正确获取，可能等于10，也可能小于10，比方9。上面给出一个多线程测试的示例：
package com.example.learn;public class MyThread extends Thread{ private String name ; public MyThread(String name){ this.name = name ; } public void run(){ Counter.add(); System.out.println("Thead["+this.name+"] Count is "+ Counter.getCount()); }}///////////////////////////////////////////////////////////package com.example.learn;public class Test01 { public static void main(String[] args) { for(int i=0;i<5000;i++){ MyThread mt1 = new MyThread("TCount"+i); mt1.start(); } }}这里为了重现计数的问题，线程数调至比拟大，这里是5000。运行此示例，则输入可能后果如下：
Thead[TCount5] Count is 4Thead[TCount2] Count is 9Thead[TCount4] Count is 4Thead[TCount14] Count is 10..................................Thead[TCount4911] Count is 4997Thead[TCount4835] Count is 4998Thead[TCount4962] Count is 4999留神：多线程场景下，线程不平安的程序输入后果具备不确定性。
2 synchronized办法
基于上述的示例，让其变成线程平安的程序，最间接的就是在对应的办法上增加synchronized关键字，让其成为同步的办法。它能够润饰一个类，一个办法和一个代码块。对上述计数程序进行批改，代码如下:
package com.example.learn;public class Counter { private static int counter = 0; public static int getCount(){ return counter; } public static synchronized void add(){ counter = counter + 1; }}再次运行程序，则输入后果如下:
......Thead[TCount1953] Count is 4998Thead[TCount3087] Count is 4999Thead[TCount2425] Count is 50003 加锁机制
另外一种常见的同步办法就是加锁，比方Java中有一种重入锁ReentrantLock，它是一种递归无阻塞的同步机制，绝对于synchronized来说，它能够提供更加弱小和灵便的锁机制，同时能够缩小死锁产生的概率。示例代码如下:
package com.example.learn;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Counter { private static int counter = 0; private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); public static int getCount(){ return counter; } public static void add(){ lock.lock(); try { counter = counter + 1; } finally { lock.unlock(); } }}再次运行程序，则输入后果如下:
......Thead[TCount1953] Count is 4998Thead[TCount3087] Count is 4999Thead[TCount2425] Count is 5000留神：Java中还提供了读写锁ReentrantReadWriteLock，这样能够进行读写拆散，效率更高。
4 应用Atomic对象
因为锁机制会影响肯定的性能，而有些场景下，能够通过无锁形式进行实现。Java内置了Atomic相干原子操作类，比方AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean和AtomicReference，能够依据不同的场景进行抉择。上面给出示例代码:
package com.example.learn;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Counter { private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(); public static int getCount(){ return counter.get(); } public static void add(){ counter.incrementAndGet(); }}再次运行程序，则输入后果如下:
......Thead[TCount1953] Count is 4998Thead[TCount3087] Count is 4999Thead[TCount2425] Count is 50005 无状态对象
后面提到，线程不平安的一个起因就是多个线程同时拜访某个对象中的数据，数据存在共享的状况，因而，如果将数据变成独享的，即无状态（stateless）的话，那么天然就是线程平安的。而所谓的无状态的办法，就是给同样的输出，就能返回统一的后果。上面给出示例代码:
package com.example.learn;public class Counter { public static int sum (int n) { int ret = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) { ret += i; } return ret; }}6 不可变对象
后面提到，如果须要在多线程中共享一个数据，而这个数据给定值，就不能扭转，那么也是线程平安的，相当于只读的属性。在Java中能够通过final关键字进行属性润饰。上面给出示例代码:
package com.example.learn;public class Counter { public final int count ; public Counter (int n) { count = n; }}7 总结
后面提到了几种线程平安的办法，总体的思维要不就是通过锁机制实现同步，要不就是避免数据共享，避免在多个线程中对数据进行读写操作。另外，有些文章中说到，能够在变量前应用volatile润饰，来实现同步机制，但这个通过测试是不肯定的，有些场景下，volatile仍旧不能保障线程平安。尽管上述是线程平安的经验总结，然而还是须要通过严格的测试进行验证，实际是测验真谛的唯一标准。
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