Java并发编程实践：构建线程安全应用解析

"Java并发编程实践的第二章深入探讨了如何构建线程安全的应用程序，涵盖了线程安全的概念、Servlet的线程安全性、同步与互斥、线程干扰、同步与volatile关键字、线程活性、ThreadLocal变量以及高级并发对象等主题。" 在Java并发编程中，线程安全性是确保多线程环境下程序正确运行的关键概念。当一个对象或类在多线程环境中能够保持其内部状态的完整性和一致性，同时对外提供正确的行为，我们就说它是线程安全的。线程安全性问题通常源于对象状态在并发访问时可能发生的非法中间状态。例如，一个对象在执行过程中可能经历的不稳定状态，如果其他线程在这个过程中访问，可能导致不可预测的结果。 2.1. 线程安全性 线程安全性的定义较为复杂，因为它需要保证类在多线程环境下的行为符合其规格说明。规格说明描述了类的功能、副作用、有效和无效状态、不变量、前置条件和后置条件等。线程安全的类首先要在单线程环境中表现正确，然后在多线程环境下也能保持其行为的一致性。 2.2. Servlet的线程安全性 Servlet是Java Web应用中处理HTTP请求的核心组件，由于它们通常由容器以多线程的方式调用，因此需要特别关注线程安全问题。不适当的共享状态或者不正确的同步控制可能会导致数据不一致和并发问题。 2.3. 同步与互斥 为了保证线程安全性，Java提供了同步机制，包括synchronized关键字和Lock接口，用于控制多线程对共享资源的访问。同步确保了同一时间只有一个线程可以执行特定代码段，防止线程干扰。互斥是同步的一种形式，确保了对共享资源的独占访问。 2.3.1. 线程干扰 线程干扰是指一个线程在执行过程中被另一个线程打断，导致数据的不完整或错误状态。避免线程干扰通常需要使用同步机制来保护临界区。 2.3.2. 同步 同步是通过锁或者其他机制确保同一时间只有一个线程可以访问特定资源，以避免数据竞争。Java中的synchronized关键字可以实现方法级别的同步或代码块级别的同步。 2.4. 同步与volatile volatile关键字可以确保共享变量的值对于所有线程都是可见的，并禁止指令重排序。它可以在某些情况下替代同步，但并不提供完整的线程安全性，只能保证单次读写操作的原子性。 2.5. 活性 线程活性指的是线程在等待某个条件时能够被适时唤醒并继续执行的能力。活性的保障通常涉及到等待/通知机制，如Object的wait()、notify()和notifyAll()方法，或者使用更高级的并发工具如Condition。 2.6. ThreadLocal变量 ThreadLocal为每个线程提供了一个独立的变量副本，避免了线程间的数据冲突。它通常用于存储线程局部的配置信息或状态，而不是共享数据。 2.7. 高级并发对象 Java提供了一些高级并发工具类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、CountDownLatch、CyclicBarrier等，这些工具设计用于简化并发编程，提供高效且线程安全的数据结构和协作机制。 了解并掌握这些并发编程的知识点，有助于开发者编写出高效、可靠的多线程Java应用程序。在实际开发中，应根据具体场景选择合适的同步策略，避免死锁、饥饿等并发问题，确保程序的稳定性和性能。