如何保证线程安全？

线程安全问题

当代的CPU基本都支持多核，使用多线程能充分利用多核的计算资源，提高系统的整体性能。然而，在多线程共享资源的情况下，容易出现线程安全问题，导致不能预料的结果，即结果存在不确定性。

// ...
private int i=0;

public void increase() {
    i++;
}

// ...

如上述的increase()方法在多线程环境下就是不安全的，如果有两个线程同时执行，可能的结果有 1、2。

线程安全问题的根源是：多个线程同时修改一个共享资源，由于没有做足充分的线程安全措施，导致结果的不确定性。即三个条件：（1）多线程环境；（2）可修改的共享变量；（3）存在多个线程修改共享变量的情况。

如何保证线程安全？

首先，要排除线程安全的情况：

（1）单线程环境，天然就没有多线程竞争；

（2）多线程环境，多例模式，每个线程独有一份资源，不存在资源竞争；

（3）多线程环境，单例模式，没有变量、或所有变量及其子孙变量都是常量，不可改变；

（4）多线程环境，单例模式，只有唯一的线程会修改共享变量，其余线程只读共享变量。

其次，如果确定存在线程不安全问题，可以使用如下方式保证线程安全：

（1）悲观锁：使用悲观锁保证线程有序访问共享资源。常见的悲观锁有synchronized（排队访问，可重入，非公平锁），ReentrantLock（默认非公平锁，可重入，非公平锁）。

（2）乐观锁：乐观锁是一种无锁的机制，它不会阻塞线程，通过CAS自旋达到修改的目的，即如果不成功，尝试重试。

（3）使用Java Util Concurrent包的类库：

        a. 原子类：AtomicInteger、AtomicLong、LongAdder等。AtomicLong的原理是CAS自旋，比较消耗CPU性能，而LongAdder和DoubleAdder的原理是将一个变量分散到多个子单元（Cell）中，从而分散热点，提升并发性能，但在汇总时存在不准确的问题。AtomicLong适用于并发量小的情况，而LongAdder适用于并发量大的情况。

        b.集合类：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

（4）通过线程的通信，保证线程安全，如wait/nofity、CountDownLatch、CyclicBarrier等。

（5）线程局部变量，使用ThreadLocal。严格来说，只有符合ThreadLocal使用场景的才能使用，每个线程只修改自己拿到的那份，当然线程安全咯。