浅谈java中描绘线程的安全性

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1、浅谈Java中描绘线程的安全性本文档由http://hitaow.sinaapp.com整理发布。7月份我们的并发专家BrianGoetz将Hashtable和Vector类描述为“有条件线程安全的”。一个类难道不是线程安全就是线程不安全的吗？不幸的是，线程安全并不是一个非真即假的命题，它的定义出人意料的困难。但是，正如Brian在本月的Java理论与实践中解释的，尽量在Javadoc中对类的线程安全性进行归类是非常重要的。请在附带的讨论论坛中与作者和其他读者分享您关于本文的心得(也可以通过单击本文

2、顶部或底部的讨论来访问该论坛)。在JoshuaBloch的那本出色的EffectiveJavaProgrammingLanguageGuide(参阅参考资料)一书中，第52项的标题为“DocumentThreadSafety”，在其中他恳请开发人员准确地记录下类对线程安全性有哪些保证。就像Bloch书中的大多数建议一样，这也是一个反复提到、但很少实现的非常好的建议(就像Bloch在其ProgrammingPuzzlers谈话中说的“不要像我兄弟那样写代码”)。有多少次您在Javadoc中查看一个类，

3、并猜测“这个类是线程安全的吗？”。由于缺少明确的记载，读者可能会对类的线程安全性做出不当的假设。也许他们将非线程安全的类假定为线程安全的(这真的很糟！)，或者假设可以在调用一个对象的方法之前同步对象以得到线程安全性(这可能是正确的，也可能还不够，最差的情况是，可能只会提供虚幻的线程安全性)。不管在什么情况下，最好在文档中明确写明，在多个线程中共享类的实例时类的行为是怎样的。看一个这种问题的一个例子，java.text.SimpleDateFormat类不是线程安全的，但是在1.4JDK之前这并没有记

4、录在Javadoc中。有多少开发人员错误地创建了SimpleDateFormat的静态实例，并在多个线程中使用它，同时不知道他们的程序在大负荷下是否能正确运行？不要对您的客户或者同事做这样的事情！一定要在第一次编写类的时候记录线程安全性--在编写它的时候访问类线程安全性需求和行为，要比在几个月后您(或者其他人)再回过头来看要容易得多。永远也不会比在编写它时更清楚地了解在一个实现中所发生的情况。此外，在编写类的时候记录线程安全性，可以使您对于线程安全性的最初想法得以保留，因为维护者希望看到这个记录成为

5、类的说明的一部分。如果线程安全性是类的一个二元属性就好了，您只需要记录类是线程安全还是线程不安全的。但是很不幸，它不是这么简单的。如果类不是线程安全的，是否可以在每次访问这个类的对象时通过同步使它成为线程安全的呢？是否有操作序列不能允许其他线程的介入，因而不仅需要对基本操作同步，而且对于复合操作也要同步呢？在包含需要自动执行的一组操作的方法之间是否有状态依赖关系呢？开发人员要在并发应用程序中使用一个类时需要掌握这些信息。定义线程安全性明确定义线程安全性出人意料地困难，大多数定义看上去完全是自我循环。

6、快速搜索一下Google，可以找到以下关于线程安全代码的典型的、但是没有多大帮助的定义(或者可以说是描述)：·...可以从多个编程线程中调用，无需线程之间不必要的交互。·...可以同时被多个线程调用，不需要调用一方有任何操作。有这样的定义，就不奇怪我们对于线程安全性会感到如此迷惑。这些定义比说“一个类在可以被多个线程安全调用时就是线程安全的”好不了多少，当然，它的意义就是如此，但是它不能帮助我们区分一个线程安全的类与一个线程不安全的类。安全的意义是什么呢？实际上，所有线程安全的定义都有某种程序的循环

7、，因为它必须符合类的规格说明--这是对类的功能、其副作用、哪些状态是有效和无效的、不可变量、前置条件、后置条件等等的一种非正式的松散描述(由规格说明给出的对象状态约束只应用于外部可见的状态，即那些可以通过调用其公共方法和访问其公共字段看到的状态，而不应用于其私有字段中表示的内部状态)。线程安全性类要成为线程安全的，首先必须在单线程环境中有正确的行为。如果一个类实现正确(这是说它符合规格说明的另一种方式)，那么没有一种对这个类的对象的操作序列(读或者写公共字段以及调用公共方法)可以让对象处于无效状态，

8、观察到对象处于无效状态、或者违反类的任何不可变量、前置条件或者后置条件的情况。此外，一个类要成为线程安全的，在被多个线程访问时，不管运行时环境执行这些线程有什么样的时序安排或者交错，它必须仍然有如上所述的正确行为，并且在调用的代码中没有任何额外的同步。其效果就是，在所有线程看来，对于线程安全对象的操作是以固定的、全局一致的顺序发生的。正确性与线程安全性之间的关系非常类似于在描述ACID(原子性、一致性、独立性和持久性)事务时使用的一致性与独立性之间的关系：从特定线程的