静态变量的线程安全

Question

class ABC implements Runnable {
    private static int a;
    private static int b;
    public void run() {
    }
}

我有一个如上所述的 Java 类。我有这个类的多个线程。在 run() 方法中，变量 a & b 分别递增多次。在每个增量中，我将这些变量放入哈希表中。

因此，每个线程都会增加这两个变量并将它们放入哈希表中。如何使这些操作线程安全？

Answer 1

我会使用 AtomicInteger，它被设计为线程安全的，并且非常易于使用，并且为应用程序带来绝对最小的同步开销：

class ABC implements Runnable {
    private static AtomicInteger a;
    private static AtomicInteger b;
    public void run() {
        // effectively a++, but no need for explicit synchronization!
        a.incrementAndGet(); 
    }
}

// In some other thread:

int i = ABC.a.intValue(); // thread-safe without explicit synchronization

Answer 2

取决于什么需要线程安全。对于这些 int 原语，您需要将它们替换为 AtomicInteger 的原语，或者仅在 synchronized 方法或块中使用它们。如果您需要使跨线程 Hashtable 线程安全，则无需执行任何操作，因为它已经同步了。

Answer 3

使用 synchronized 方法，例如

public synchronized void increment()
{
  a++; b++;
  // push in to hash table.
}

，如果您通过单个实例访问静态数据，上面的方法很好，但是如果您有多个实例，那么您需要在某些静态对象上进行同步 - 类似（未经测试） ..

private static Object lock = new Object();

在方法中

public void increment()
{
  synchronize(lock)
  {
    a++;b++;
    // do stuff
  }
}

注意：这些方法假设您希望在一个原子操作中递增a和b，其他答案强调了它们如何可以单独使用原子递增。

Answer 4

我想添加一些关于这个问题的答案的细节。

首先，OP 询问的是：

如何使这些操作线程安全？

在回答这个问题之前，我们需要对什么是线程安全达成一致。我最喜欢的定义来自“Java Concurrency In Practice”，它是

如果类在访问时行为正确，则该类是线程安全的
来自多个线程，无论调度或
运行时交错执行这些线程
环境，并且没有额外的同步或其他
调用代码部分的协调。

如果您同意这个定义，则意味着我们在进一步讨论之前达成了一致。让我们回到你所说的操作，它是a++和b++，增量之后，你将把它们放入一个HashTable中。

对于a++操作来说，它并不是真正的单一操作。它遵循读修改写模型。正如您所看到的，它实际上包含三个单独的步骤。读取该值，将其加一并保存回来。如果有两个线程同时读取值为1的变量a，则在修改和保存回操作之后。该值将为 2，但实际上应该为 3。为了避免这种情况发生，就像其他人建议的那样，您可以直接使用 AtomicInteger 而不是 int 类型。 AtomicInteger 将保证一些操作（例如增量）以原子方式执行。这意味着读取修改写入操作不能被分割，并且将作为一个单独的步骤执行。
之后，OP 想要将值保存到哈希表中。 HashTable 是一个线程安全的容器，不需要其他同步。
希望这个澄清可以以其他方式帮助别人。谢谢。