线程安全问题

概述[编辑 | 编辑源代码]

线程安全问题（Thread Safety）指当多个线程并发访问共享资源时，程序仍能保持正确的行为和数据一致性。若未采取同步措施，可能导致竞态条件（Race Condition）、内存可见性问题或指令重排序等问题，进而引发不可预知的错误。

线程安全的核心挑战在于：

原子性：操作不可被中断（如非原子操作的`i++`）
可见性：线程对共享变量的修改对其他线程立即可见
有序性：程序执行顺序符合代码逻辑（避免指令重排序）

典型问题场景[编辑 | 编辑源代码]

竞态条件示例[编辑 | 编辑源代码]

以下代码展示了一个经典的线程不安全案例：

  
public class Counter {  
    private int count = 0;  

    public void increment() {  
        count++; // 非原子操作（读取-修改-写入）  
    }  

    public int getCount() {  
        return count;  
    }  
}

当多个线程同时调用`increment()`时，可能发生以下情况： 1. 线程A读取`count=0` 2. 线程B也读取`count=0` 3. 两者分别执行`count+1`并写回 4. 最终结果可能是`1`而非预期的`2`

内存可见性问题[编辑 | 编辑源代码]

  
public class VisibilityProblem {  
    private boolean flag = true;  

    public void writer() {  
        flag = false; // 修改可能不会立即对其他线程可见  
    }  

    public void reader() {  
        while (flag) {  
            // 可能陷入无限循环  
        }  
    }  
}

解决方案[编辑 | 编辑源代码]

同步机制[编辑 | 编辑源代码]

方法	描述	适用场景
`synchronized`	通过互斥锁保证原子性和可见性	方法/代码块同步
`volatile`	保证可见性，禁止指令重排序	单一变量状态标志
`AtomicXXX`	CAS（Compare-And-Swap）原子类	计数器等场景

synchronized示例[编辑 | 编辑源代码]

  
public class SafeCounter {  
    private int count = 0;  

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

AtomicInteger示例[编辑 | 编辑源代码]

  
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  

public class AtomicCounter {  
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);  

    public void increment() {  
        count.incrementAndGet();  
    }  
}