Java线程安全和非线程安全

ArrayList和Vector有什么区别？HashMap和HashTable有什么区别？StringBuilder和StringBuffer有什么区别？这些都是Java面试中常见的基础问题。面对这样的问题，回答是：ArrayList是非线程安全的，Vector是线程安全的；HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的；StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。因为这是昨晚刚背的《Java面试题大全》上面写的。此时如果继续问：什么是线程安全？线程安全和非线程安全有什么区别？分别在什么情况下使用？这样一连串的问题，一口老血就喷出来了…

非线程安全的现象模拟

这里就使用ArrayList和Vector二者来说明。

下面的代码，在主线程中new了一个非线程安全的ArrayList，然后开1000个线程分别向这个ArrayList里面添加元素，每个线程添加100个元素，等所有线程执行完成后，这个ArrayList的size应该是多少？应该是100000个？

 public class Main
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         // 进行10次测试
         for(int i = 0; i < 10; i++)
         {
             test();
         }
     }

     public static void test()
     {
         // 用来测试的List
         List<Object> list = new ArrayList<Object>();

         // 线程数量(1000)
         int threadCount = 1000;

         // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕
         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

         // 启动threadCount个子线程
         for(int i = 0; i < threadCount; i++)
         {
             Thread thread = new Thread(new MyThread(list, countDownLatch));
             thread.start();
         }

         try
         {
             // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行
             countDownLatch.await();
         }
         catch (InterruptedException e)
         {
             e.printStackTrace();
         }

         // List的size
         System.out.println(list.size());
     }
 }

 class MyThread implements Runnable
 {
     private List<Object> list;

     private CountDownLatch countDownLatch;

     public MyThread(List<Object> list, CountDownLatch countDownLatch)
     {
         this.list = list;
         this.countDownLatch = countDownLatch;
     }

     public void run()
     {
         // 每个线程向List中添加100个元素
         for(int i = 0; i < 100; i++)
         {
             list.add(new Object());
         }

         // 完成一个子线程
         countDownLatch.countDown();
     }
 }

上面进行了10次测试（为什么要测试10次？因为非线程安全并不是每次都会导致问题）。

输出结果：

99946

100000

100000

100000

99998

99959

100000

99975

100000

99996

上面的输出结果发现，并不是每次测试结果都是100000，有好几次测试最后ArrayList的size小于100000，甚至时不时会抛出个IndexOutOfBoundsException异常。（如果没有这个现象可以多试几次）

这就是非线程安全带来的问题了。上面的代码如果用于生产环境，就会有隐患就会有BUG了。

再用线程安全的Vector来进行测试，上面代码改变一处，test()方法中

 List<Object> list = new ArrayList<Object>();

改成

 List<Object> list = new Vector<Object>();

再运行程序。

输出结果：

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

100000

再多跑几次，发现都是100000，没有任何问题。因为Vector是线程安全的，在多线程操作同一个Vector对象时，不会有任何问题。

再换成LinkedList试试，同样还会出现ArrayList类似的问题，因为LinkedList也是非线程安全的。

二者如何取舍

非线程安全是指多线程操作同一个对象可能会出现问题。而线程安全则是多线程操作同一个对象不会有问题。

线程安全必须要使用很多synchronized关键字来同步控制，所以必然会导致性能的降低。

所以在使用的时候，如果是多个线程操作同一个对象，那么使用线程安全的Vector；否则，就使用效率更高的ArrayList。

非线程安全!=不安全

有人在使用过程中有一个不正确的观点：我的程序是多线程的，不能使用ArrayList要使用Vector，这样才安全。

非线程安全并不是多线程环境下就不能使用。注意我上面有说到：多线程操作同一个对象。注意是同一个对象。比如最上面那个模拟，就是在主线程中new的一个ArrayList然后多个线程操作同一个ArrayList对象。

如果是每个线程中new一个ArrayList，而这个ArrayList只在这一个线程中使用，那么肯定是没问题的。

线程安全的实现

线程安全是通过线程同步控制来实现的，也就是synchronized关键字。   

在这里，我用代码分别实现了一个非线程安全的计数器和线程安全的计数器Counter，并对他们分别进行了多线程测试。

非线程安全的计数器：

 public class Main
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         // 进行10次测试
         for(int i = 0; i < 10; i++)
         {
             test();
         }
     }

     public static void test()
     {
         // 计数器
         Counter counter = new Counter();

         // 线程数量(1000)
         int threadCount = 1000;

         // 用来让主线程等待threadCount个子线程执行完毕
         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);

         // 启动threadCount个子线程
         for(int i = 0; i < threadCount; i++)
         {
             Thread thread = new Thread(new MyThread(counter, countDownLatch));
             thread.start();
         }

         try
         {
             // 主线程等待所有子线程执行完成，再向下执行
             countDownLatch.await();
         }
         catch (InterruptedException e)
         {
             e.printStackTrace();
         }

         // 计数器的值
         System.out.println(counter.getCount());
     }
 }

 class MyThread implements Runnable
 {
     private Counter counter;

     private CountDownLatch countDownLatch;

     public MyThread(Counter counter, CountDownLatch countDownLatch)
     {
         this.counter = counter;
         this.countDownLatch = countDownLatch;
     }

     public void run()
     {
         // 每个线程向Counter中进行10000次累加
         for(int i = 0; i < 10000; i++)
         {
             counter.addCount();
         }

         // 完成一个子线程
         countDownLatch.countDown();
     }
 }

 class Counter
 {
     private int count = 0;

     public int getCount()
     {
         return count;
     }

     public void addCount()
     {
         count++;
     }
 }

上面的测试代码中，开启1000个线程，每个线程对计数器进行10000次累加，最终输出结果应该是10000000。

但是上面代码中的Counter未进行同步控制，所以非线程安全。

输出结果：

9963727

9973178

9999577

9987650

9988734

9988665

9987820

9990847

9992305

9972233

稍加修改，把Counter改成线程安全的计数器：

 class Counter
 {
     private int count = 0;

     public int getCount()
     {
         return count;
     }

     public synchronized void addCount()
     {
         count++;
     }
 }

上面只是在addCount()方法中加上了synchronized同步控制，就成为一个线程安全的计数器了。再执行程序。

输出结果：

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

10000000

原文出处： http://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/8934832