一呛讲、定義
線程安全指的是多個線程并發(fā)訪問共享資源時禾怠，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或其他意外情況的情況。
二贝搁、如何實現(xiàn)線程安全
不可變對象
不可變對象是指一旦創(chuàng)建吗氏，其狀態(tài)不能被修改的對象。
因為不可變對象的狀態(tài)不可變雷逆，所以它們可以安全地在多個線程之間共享弦讽。
ThreadLocal
ThreadLocal是一種特殊的變量，它為每個線程提供了一個獨立的副本膀哲。
volatile
只能用于修飾變量往产。
優(yōu)點：變量對于所有線程的可見性、禁止指令重排某宪。
缺點：不能保證原子性仿村、頻繁讀寫volatile變量的開銷大。
同步（synchronized）
通過synchronized 關鍵字給方法或代碼塊加上內(nèi)置鎖來實現(xiàn)線程安全
優(yōu)點：簡單易用兴喂、支持可重用鎖蔼囊。
缺點：性能問題包颁、只能保護代碼塊或方法。
Lock
使用Lock鎖機制可以實現(xiàn)更加靈活的鎖操作压真，比synchronized關鍵字更加高效。
優(yōu)點：可以重復獲取鎖避免死鎖蘑险，性能好滴肿，可擴展（公平鎖非公平鎖、可重入讀寫鎖等）
缺點：代碼復雜
原子操作（CAS）
原子操作是一種無需加鎖的線程安全操作方式佃迄，可以保證多個線程同時訪問同一個變量時泼差，仍能保證數(shù)據(jù)的一致性。Java中通過使用原子操作類中的原子操作方法呵俏，實現(xiàn)線程安全堆缘。
三、使用線程安全類
synchronized
Vector普碎，Stack吼肥，StringBuffer，HashTable麻车，Timer，TimerTask
Java提供了java.util.concurrent.*
CopyOnWriteArrayList：線程安全的ArrayList，將原有的數(shù)組復制一份斤寇，然后在新數(shù)組上進行修改操作棉饶，最后再賦給原的數(shù)組引用。相對Vector更加高效赁咙。
ConcurrentHashMap等
還提供了更多的線程安全類和工具钮莲，
如Semaphore、CountDownLatch彼水、CyclicBarrier崔拥、ReadWriteLock等
Java提供了java.util.concurrent.atomic包
包括AtomicInteger、AtomicLong猿涨、AtomicBoolean在內(nèi)7種握童。
Java提供的工具類Collections.synchronized*
用于將一個非線程安全的集合包裝成一個線程安全的集合。
它通過對集合的操作加上同步鎖（使用synchronized關鍵字）的方式來實現(xiàn)線程安全叛赚。
Map<String, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
四澡绩、拓展
StringBuilder 和 StringBuffer
特性對比：
- String : 不可變字符序列，效率低俺附，但是復用率高肥卡。
- StringBuffer : 可變字符序列，效率較高事镣，且線程安全步鉴。
- StringBuilder : 可變字符序列，效率最高，但線程不安全氛琢。
使用場景對比：
- String : 適用于字符串很少被修改喊递，且被多個對象引用的情況，比如定義數(shù)據(jù)庫的IP信息阳似，配置信息等骚勘。
- StringBuffer : 適用于存在大量修改字符串的情況，且滿足 多線程條件撮奏。
- StringBuilder : 適用于存在大量修改字符串的情況俏讹，且滿足 單線程條件。
import org.springframework.util.StopWatch;
public class StringTest {
public static void main(String[] args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch("StringTest");
stopWatch.start("String");
String s = "";
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
s += i;
}
stopWatch.stop();
stopWatch.start("StringBuilder");
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
stringBuilder.append(i);
}
stopWatch.stop();
stopWatch.start("StringBuffer");
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
stringBuffer.append(i);
}
stopWatch.stop();
System.out.println(stopWatch.prettyPrint());
}
}
/*
StopWatch 'StringTest': running time (millis) = 2521
-----------------------------------------
ms % Task name
-----------------------------------------
02503 099% String
00007 000% StringBuilder
00011 000% StringBuffer
*/
HashMap畜吊、HashTable泽疆、ConcurrentHashMap區(qū)別
HashMap
線程不安全,可以存儲null鍵和null值
Hashtable
Hashtable是線程安全的，但鎖的是整個Hashtable對象玲献，無論key還是value都不能為null
缺點：
(1) 多個線程訪問同一個Hashtable對象時殉疼，無論做什么操作，都會產(chǎn)生鎖沖突捌年；
(2) 如果某個線程觸發(fā)了擴容機制株依，那么就會由這個線程完成整個擴容過程，如果元素過多延窜，效率則非常低恋腕，其它線程阻塞等待的時間也會更長。
Java官方已經(jīng)不推薦使用Hashtable了
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap相較于Hashtable做了許多的優(yōu)化逆瑞，核心思路就是降低鎖沖突概率~
1荠藤、鎖粒度的控制ConcurrentHashMap不是鎖整個對象，而是使用多把鎖获高，對每個鏈表(哈希桶)都進行加鎖哈肖，只有當兩個線程同時訪問同一個鏈表時，才會產(chǎn)生鎖競爭念秧，因此極大地降低了鎖沖突的概率淤井。
2、讀操作不加鎖
ConcurrentHashMap只對寫操作進行加鎖摊趾，讀操作沒有加鎖币狠，此時會有三種情況：
(1) 兩個線程同時修改一個哈希桶時才會產(chǎn)生鎖沖突；
(2) 兩個線程同時讀數(shù)據(jù)砾层，不會有鎖沖突漩绵；
(3) 一個線程修改，一個線程讀肛炮，也沒有鎖沖突止吐。
第三種情況可能會有線程不安全問題宝踪，這和我們寫的代碼有關，但是ConcurrentHashMap中的讀操作使用了Volatile碍扔，來保證讀到的數(shù)據(jù)不是修改了一半的數(shù)據(jù)瘩燥。
3、利用了CAS的特性
ConcurrentHashMap充分利用了CAS的特性不同，避免出現(xiàn)重量級鎖的情況颤芬。
比如維護元素個數(shù)(size)時，就是通過CAS來更新~
4套鹅、優(yōu)化擴容操作
Hashtable的擴容機制是，創(chuàng)建一個更大的新數(shù)組汰具，然后由一個線程一次性把舊數(shù)組中的元素搬運到新數(shù)組卓鹿。
而ConcurrentHashMap則是讓新數(shù)組和舊數(shù)組同時存在一段時間，在這期間留荔，后續(xù)每個操作ConcurrentHashMap的線程都會負責搬運舊數(shù)組的一部分元素到新數(shù)組吟孙，直到搬運完舊數(shù)組的最后一個元素時，再把舊數(shù)組刪除~
搬運期間聚蝶，插入元素時直接插入到新數(shù)組中杰妓；查詢元素時，新數(shù)組和舊數(shù)組一起查碘勉。
