Java并发机制详解及其在数据安全性保障中的应用方案

《JAVA啃骨头》之 Java SE 章节

• 说在前面：线程和进程
  在提及多线程的时候，必须引入线程这个概念，而线程往往是和进程联系在一起的。线程和进程的关系，举一个例子，一家公司是一个进程，网景和京东是不同的两家公司，他们就是两个不同的进程，本质上来说，进程实际上指的是一个应用程序。而线程可以将其看做是刘强东和奶茶妹妹，他们是两个线程，在京东这个进程里面有两个线程。
  进程（网景）和进程（京东）之间的资源是不会共享的，而同一个进程下的线程之间是会共享一部分资源的，当然并不是全部的资源都会共享。（刘强东和奶茶妹妹是有一部分的秘密可以共享的，但是他们也有各自的小秘密。）

• 并发机制及存在价值
  如果把一个火车站看做是一个进程的话，那么多条检票窗口就是不同的线程，检票窗口多，检票效率就高。多线程的存在也同样是为了提高效率。
  一个线程一个栈，多个栈并行，工作效率就高。

• 对于单核的CPU来说，多线程的本质其实是单线程
  一个CPU就像一个大脑，一个大脑只能同时执行一个任务，对于多核的CPU来说，确实可以做到真正的并行，但对于单核CPU来说，一个时间只能同时进行一个任务，所以，对于单核的CPU来说，多线程其实本质上是单线程。
  那么问题来了，既然单核的CPU的多线程其实本质是单线程，我们为何还称之为多线程呢？再举个栗子，小明准备写作业，可他有两个作业要写，但是他不想一个写完了再写另外一个，所以他想了一个特别的方法，一个作业写一个字，之后再写另一个作业，也只写一个字，这样轮流写，最终，我们可以看做他的两个作业是同时写完的。我们可以把小明看做是一个CPU，同时只能写一个作业（一个线程），但是，由于他在两个作业之间来回切换（抢夺时间片，获得执行权），总的来看，其实就是实现了同时完成两个作业（多线程并发）。

• 多线程的实现方式
  java已经将多线程实现了，我们只需要继承就行了。

  第一种方式：编写一个类，直接继承java.lang.Thread，重写run方法。

  // 定义线程类
public class MyThread extends Thread{
public void run(){

}
}
// 创建线程对象
MyThread t = new MyThread();
// 启动线程。
t.start();


  第二种方式：编写一个类，实现java.lang.Runnable接口，实现run方法。

  // 定义一个可运行的类
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run(){

}
}
// 创建线程对象
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
// 启动线程
t.start();


  注意：第二种方式实现了接口，比较常用，因为一个类实现了接口，它还可以去继承其它的类，更灵活。（java支持单继承，支持多实现）因此，在使用多线程的时候，常常采用第二种方式。

• 多并发下数据安全问题
  如果两个线程同时对一个数据进行修改，在一个线程获取数据后，还未将修改的数据返回，而另一个线程在此时获取的数据，那么，就会出现数据安全问题。
  多线程并发的数据安全问题的存在有三个条件：存在对数据的修改、多线程、共享数据。

• 多并发环境下追求数据安全
  首先需要明确，虽然我们追求高效率，但是，数据的安全永远是需要放在第一位的，因此，在两个需要作出选择的时候，我们要首选数据安全，也正因此，我们在具备上述三个条件的时候，就不能采取多线程机制，只能采取单线程机制（线程同步机制）。

• 多并发环境下数据安全的解决方案
  java的数据存在于三种变量里：

以后，存储数据常常采用数据结构的方式进行存储数据。如果使用局部变量的话：建议使用：StringBuilder。因为局部变量不存在线程安全问题,选择StringBuilder。StringBuffer效率比较低。

ArrayList是非线程安全的。
Vector是线程安全的。
HashMap HashSet是非线程安全的。
Hashtable是线程安全的。


synchronized是一种锁机制，synchronized有三种写法：

第一种：同步代码块：灵活
synchronized(线程共享对象){
同步代码块;
}
第二种：在实例方法上使用synchronized
表示共享对象一定是this
并且同步代码块是整个方法体。

第三种：在静态方法上使用synchronized
表示找类锁。
类锁永远只有1把。
就算创建了100个对象，那类锁也只有一把。

对象锁：1个对象1把锁，100个对象100把锁。
类锁：100个对象，也可能只是1把类锁。


我们以后开发中应该怎么解决线程安全问题？是一上来就选择线程同步synchronize吗?不是，synchronized会让程序的执行效率降低，用户体验不好。系统的用户吞吐量降低。用户体验差。在不得已的情况下再选择线程同步机制。

第一种方案：尽量使用局部变量代替“实例变量和静态变量”。
第二种方案：如果必须是实例变量，那么可以考虑创建多个对象，这样
实例变量的内存就不共享了。（一个线程对应1个对象，100个线程对应100个对象，
对象不共享，就没有数据安全问题了。）
第三种方案：如果不能使用局部变量，对象也不能创建多个，这个时候
就只能选择synchronized了。线程同步机制。


• 多并发的使用场景
  多并发也叫做高并发，高并发的应用场景有很多，比如：12306的秒杀、淘宝双十一的抢购。对于不同的并发量，可以有不同的解决方案…