Java并发(十八)----常见线程安全类及实例分析

1、常见线程安全类

• String

• Integer

• StringBuffer

• Random

• Vector

• Hashtable

• java.util.concurrent （JUC）包下的类

这里说它们是线程安全的是指，多个线程调用它们同一个实例的某个方法时，是线程安全的。

Hashtable table = new Hashtable();
?
new Thread(()->{
 ? ?table.put("key", "value1");
}).start();
?
new Thread(()->{
 ? ?table.put("key", "value2");
}).start();

注意：

• 它们的每个方法是原子的

• 但它们多个方法的组合不是原子的。

1.1 线程安全类方法的组合

分析下面代码是否线程安全？

Hashtable table = new Hashtable();
// 线程1，线程2
if( table.get("key") == null) {
 ? ?table.put("key", value);
}

结论是线程不安全

1.2 不可变类线程安全性

String、Integer 等都是不可变类，因为其内部的状态不可以改变，因此它们的方法都是线程安全的

或许有疑问，String 有 replace，substring 等方法【可以】改变值啊，那么这些方法又是如何保证线程安全的呢？

原因为，原值并没有被改变，而是创建了一个新值，其内部的状态没有改变，因此它们的方法都是线程安全的。

例如下面的代码也是同理。

public class Immutable{
 ?private int value = 0;
?
 ?public Immutable(int value){
 ? ?this.value = value;
  }
?
 ?public int getValue(){
 ? ?return this.value;
  }
}

如果想增加一个增加的方法呢？

public class Immutable{
 ?private int value = 0;
?
 ?public Immutable(int value){
 ? ?this.value = value;
  }
?
 ?public int getValue(){
 ? ?return this.value;
  }
 ?
 ?public Immutable add(int v){
 ? ?return new Immutable(this.value + v);
  } ?
}

2、线程安全实例分析

例1：

public class MyServlet extends HttpServlet {
 ? ?// 是否安全？  不安全
 ? ?Map<String,Object> map = new HashMap<>();
 ? ?// 是否安全？  安全
 ? ?String S1 = "...";
 ? ?// 是否安全？  安全
 ? ?final String S2 = "..."; 
 ? ?// 是否安全？  不安全
 ? ?Date D1 = new Date();
 ? ?// 是否安全？ 不安全 原因属于可变类型
 ? ?final Date D2 = new Date();
 ? ?
 ? ?public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
 ? ? ? ?// 使用上述变量
 ?  }
}

例2：

public class MyServlet extends HttpServlet {
 ? ?// 是否安全？  不安全
 ? ?private UserService userService = new UserServiceImpl();
 ? ?
 ? ?public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
 ? ? ? ?userService.update(...);
 ?  }
}
?
public class UserServiceImpl implements UserService {
 ? ?// 记录调用次数
 ? ?private int count = 0;
 ? ?
 ? ?public void update() {
 ? ? ? ?// ...
 ? ? ? ?count++;
 ?  }
}

例3：

@Aspect
@Component
public class MyAspect {
 ? ?// 是否安全？  不安全  修改为环绕通知即可解决
 ? ?private long start = 0L;
 ? ?
 ? ?@Before("execution(* *(..))")
 ? ?public void before() {
 ? ? ? ?start = System.nanoTime();
 ?  }
 ? ?
 ? ?@After("execution(* *(..))")
 ? ?public void after() {
 ? ? ? ?long end = System.nanoTime();
 ? ? ? ?System.out.println("cost time:" + (end-start));
 ?  }
}

例4：

public class MyServlet extends HttpServlet {
 ? ?// 是否安全  安全 
 ? ?private UserService userService = new UserServiceImpl();
 ? ?
 ? ?public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
 ? ? ? ?userService.update(...);
 ?  }
}
?
public class UserServiceImpl implements UserService {
 ? ?// 是否安全 安全 没有可更改的属性
 ? ?private UserDao userDao = new UserDaoImpl();
 ? ?
 ? ?public void update() {
 ? ? ? ?userDao.update();
 ?  }
}
?
public class UserDaoImpl implements UserDao { 
 ? ?public void update() {
 ? ? ? ?String sql = "update user set password = ? where username = ?";
 ? ? ? ?// 是否安全  安全
 ? ? ? ?try (Connection conn = DriverManager.getConnection("","","")){
 ? ? ? ? ? ?// ...
 ? ? ?  } catch (Exception e) {
 ? ? ? ? ? ?// ...
 ? ? ?  }
 ?  }
}

例5：

public class MyServlet extends HttpServlet {
 ? ?// 是否安全 安全
 ? ?private UserService userService = new UserServiceImpl();
 ? ?
 ? ?public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
 ? ? ? ?userService.update(...);
 ?  }
}
?
public class UserServiceImpl implements UserService {
 ? ?// 是否安全 安全
 ? ?private UserDao userDao = new UserDaoImpl();
 ? ?
 ? ?public void update() {
 ? ? ? ?userDao.update();
 ?  }
}
?
public class UserDaoImpl implements UserDao {
 ? ?// 是否安全 ? 不安全
 ? ?private Connection conn = null;
 ? ?public void update() throws SQLException {
 ? ? ? ?String sql = "update user set password = ? where username = ?";
 ? ? ? ?conn = DriverManager.getConnection("","","");
 ? ? ? ?// ...
 ? ? ? ?conn.close();
 ?  }
}

例6：

public class MyServlet extends HttpServlet {
 ? ?// 是否安全 安全
 ? ?private UserService userService = new UserServiceImpl();
 ? ?
 ? ?public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
 ? ? ? ?userService.update(...);
 ?  }
}
?
public class UserServiceImpl implements UserService { ? ?
 ? ?public void update() {
 ? ? ? ?UserDao userDao = new UserDaoImpl();
 ? ? ? ?userDao.update();
 ?  }
}
?
public class UserDaoImpl implements UserDao {
 ? ?// 是否安全 不安全
 ? ?private Connection = null;
 ? ?public void update() throws SQLException {
 ? ? ? ?String sql = "update user set password = ? where username = ?";
 ? ? ? ?conn = DriverManager.getConnection("","","");
 ? ? ? ?// ...
 ? ? ? ?conn.close();
 ?  }
}

例7：

public abstract class Test {
 ? ?
 ? ?public void bar() {
 ? ? ? ?// 是否安全  不安全 foo暴露出
 ? ? ? ?SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
 ? ? ? ?foo(sdf);
 ?  }
 ? ?
 ? ?public abstract foo(SimpleDateFormat sdf);
 ? ?
 ? ?
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?new Test().bar();
 ?  }
}

其中 foo 的行为是不确定的，可能导致不安全的发生，被称之为外星方法

public void foo(SimpleDateFormat sdf) {
 ? ?String dateStr = "1999-10-11 00:00:00";
 ? ?for (int i = 0; i < 20; i++) {
 ? ? ? ?new Thread(() -> {
 ? ? ? ? ? ?try {
 ? ? ? ? ? ? ? ?sdf.parse(dateStr);
 ? ? ? ? ?  } catch (ParseException e) {
 ? ? ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();
 ? ? ? ? ?  }
 ? ? ?  }).start();
 ?  }
}