Java并发编程：线程安全与修复策略

"Java并发编程实战1 - 第二章线程安全性" 在Java并发编程中，线程安全性是一个至关重要的概念。线程安全性的核心在于，当多个线程并发访问同一对象时，无论线程调度如何，该对象都能正确地处理并发操作，保持数据的一致性和完整性。本章节探讨了如何识别和修复线程不安全的状态变量。 针对线程不安全的状态变量，通常有三种修复策略： 1. **不在线程之间共享状态变量**：如果可能，避免在不同线程间共享变量，可以减少潜在的并发问题。 2. **将状态变量修改为不可变的**：不可变对象是线程安全的，因为一旦创建，它们的状态就不能改变。利用Java中的`final`关键字和不可变类如`String`、`Integer`等可以实现这一策略。 3. **使用同步机制访问状态变量**：通过`synchronized`关键字或者使用`java.util.concurrent`包中的原子类（如`AtomicLong`、`AtomicReference`）来确保在并发访问时的安全性。 设计线程安全的类需要遵循以下原则： - **良好的面向对象设计**：将可变状态封装在类的私有字段中，提供线程安全的访问方法。 - **不可修改性**：尽可能设计不可变类，这可以极大地简化并发控制。 - **明确的不可变规范**：对于可变对象，确保所有修改状态的方法都是同步的，并且遵守一致的同步策略。 **线程安全**的定义是，在多线程环境下，无需额外的同步措施，类的实例就能正确工作。无状态对象（即不包含任何可变字段的对象）天生就是线程安全的。 **竞态条件（Race Condition）**是并发编程中的一种常见问题，它发生在多个线程同时访问并修改共享资源时，导致程序行为不一致。避免竞态条件的一个有效手段是使用原子操作，如`AtomicLong`和`AtomicReference`，它们提供了原子更新和可见性保证。 **静态的`synchronized`方法**：这类方法以类的Class对象作为锁，确保同一时间只有一个线程可以执行该方法。 **内置锁（Intrinsic Locks）/ 监视锁（Monitor Locks）**：每个Java对象都有一个内置锁，用于实现同步。当一个线程获得了对象的锁，其他尝试获取同一锁的线程将会被阻塞，直到锁被释放。内置锁是可重入的，意味着线程可以再次获得已持有的锁，防止因递归调用导致的死锁。 **锁的串行化访问**：锁的主要作用是让并发的线程顺序访问受保护的代码段，确保数据一致性。 为了维护线程安全，应遵循一些最佳实践： - **每个共享的、可变的变量应由一个锁来保护**，以避免锁竞争和死锁。 - **枷锁约定**：将所有可变状态封装在对象内部，并确保所有访问这些状态的代码路径都是同步的。这需要在设计时考虑清楚，并在添加新方法时特别注意同步。 理解并熟练掌握上述概念和原则，对于编写高效且线程安全的Java并发代码至关重要。