聊聊保证线程安全的几个小技巧("掌握线程安全：几个实用的小技巧分享")

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 26 #后端开发

掌握线程稳固：几个实用的小技巧分享

一、引言

在多线程编程中，保证线程稳固是至关重要的。不当的线程操作大概让数据不一致、竞态条件、死锁等问题。本文将介绍几个实用的线程稳固小技巧，帮助开发者编写更健壮的多线程程序。

二、使用同步机制

同步是保证线程稳固的一种常用手段，以下是一些同步机制的使用技巧：

1. 使用synchronized关键字

Java提供了synchronized关键字，它可以修饰方法或代码块，保证同一时刻只有一个线程可以执行这些同步代码。


public synchronized void synchronizedMethod() {
    // 同步代码
}
public void synchronizedBlock() {
    synchronized(this) {
        // 同步代码块
    }
}

2. 使用ReentrantLock

ReentrantLock是Java提供的一个显式锁实现，它比synchronized关键字更灵活，可以显式地加锁和解锁。


import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class LockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public void lockMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 同步代码
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

三、使用原子变量

原子变量是Java提供的一种无锁编程技术，通过原子操作保证线程稳固。以下是一些使用原子变量的技巧：

1. 使用AtomicInteger

AtomicInteger是一个线程稳固的整数变量，提供了原子性的操作，如加、减、比较并交换等。


import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicIntegerExample {
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    public void increment() {
        atomicInteger.incrementAndGet();
    }
    public int getValue() {
        return atomicInteger.get();
    }
}

2. 使用AtomicReference

AtomicReference提供了对对象的原子性引用操作，可以用于实现线程稳固的复合操作。


import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class AtomicReferenceExample {
    private AtomicReference atomicReference = new AtomicReference<>("initial");
    public void updateReference(String newValue) {
        atomicReference.compareAndSet(atomicReference.get(), newValue);
    }
    public String getReference() {
        return atomicReference.get();
    }
}

四、使用线程稳固集合

Java提供了多种线程稳固的集合，以下是一些使用技巧：

1. 使用ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是一个线程稳固的HashMap，它通过分段锁技术实现了高并发下的线程稳固。


import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class ConcurrentHashMapExample {
    private ConcurrentHashMap concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
    public void putValue(String key, String value) {
        concurrentHashMap.put(key, value);
    }
    public String getValue(String key) {
        return concurrentHashMap.get(key);
    }
}

2. 使用CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是一个线程稳固的List实现，它通过写时复制策略实现了线程稳固。


import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class CopyOnWriteArrayListExample {
    private CopyOnWriteArrayList copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
    public void addElement(String element) {
        copyOnWriteArrayList.add(element);
    }
    public String getElement(int index) {
        return copyOnWriteArrayList.get(index);
    }
}

五、使用不可变对象

不可变对象是指一旦创建后，其状态就不能改变的对象。不可变对象天生是线程稳固的，以下是一些使用技巧：

1. 定义不可变类

在Java中，可以通过以下方案定义一个不可变类：


public final class ImmutableObject {
    private final String value;
    public ImmutableObject(String value) {
        this.value = value;
    }
    public String getValue() {
        return value;
    }
}

2. 使用不可变集合

Java提供了Collections.unmodifiableXXX方法，可以将任何集合包装成不可变集合。


import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class ImmutableCollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        List originalList = new ArrayList<>();
        originalList.add("Element1");
        originalList.add("Element2");
        List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(originalList);
        // unmodifiableList.add("Element3"); // 会抛出UnsupportedOperationException
    }
}

六、使用线程局部存储

线程局部存储（ThreadLocal）是Java提供的一种线程局部变量，它可以为每个线程提供一个自主的变量副本，从而避免多线程共享变量带来的线程稳固问题。


import java.util.concurrent.ThreadLocal;
public class ThreadLocalExample {
    private static final ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal<>();
    public void setThreadLocal(String value) {
        threadLocal.set(value);
    }
    public String getThreadLocal() {
        return threadLocal.get();
    }
}