java安全編碼指南之:線程安全規則

文章目錄

• 簡介
• 注意線程安全方法的重寫
• 構造函數中this的溢出
• 不要在類初始化的時候使用背景線程

如果我們在多線程中引入了共享變量，那麼我們就需要考慮一下多線程下線程安全的問題了。那麼我們在編寫代碼的過程中，需要注意哪些線程安全的問題呢？

一起來看看吧。

大家都做過方法重寫，我們知道方法重寫是不會檢查方法修飾符的，也就是說，我們可以将一個synchronized的方法重寫成為非線程安全的方法：

public class SafeA {public synchronized void doSomething(){}}      

public class UnsafeB extends SafeA{@Overridepublic void doSomething(){}}      

我們在實作子類功能的時候，一定要保持方法的線程安全性。

this是什麼呢？根據JLS的規範，當用作主要表達式時，關鍵字this表示一個值，該值是對其調用執行個體方法的對象或正在構造的對象的引用。

那麼問題來了，因為this能夠表示正在構造的對象，那麼意味着，如果對象還沒有建構完畢，而this又可以被外部通路的話，就會造成外部對象通路到還未構造成功對象的問題。

我們來具體看一下this溢出都會發生在哪些情況：

public class ChildUnsafe1 {public static ChildUnsafe1 childUnsafe1;int age;ChildUnsafe1(int age){childUnsafe1 = this;this.age = age;}}      

上面是一個非常簡單的this溢出的情況，在構造函數的過程中，将this指派給了一個public對象，将會導緻this還沒有被初始化完畢就被其他對象通路。

那麼我們調整一下順序是不是就可以了呢？

public class ChildUnsafe2 {public static ChildUnsafe2 childUnsafe2;int age;ChildUnsafe2(int age){this.age = age;childUnsafe2 = this;}}      

上面我們看到，this的指派被放到了構造方法的最後面，是不是就可以避免通路到未初始化完畢的對象呢？

答案是否定的，因為java會對代碼進行重排序，是以childUnsafe2 = this的位置是不定的。

我們需要這樣修改：

public class Childsafe2 {public volatile static Childsafe2 childUnsafe2;int age;Childsafe2(int age){this.age = age;childUnsafe2 = this;}}      

加一個volatile描述符，禁止重排序，完美解決。

我們再來看一個父子類的問題，還是上面的Childsafe2，我們再為它寫一個子類：

public class ChildUnsafe3 extends Childsafe2{private Object obj;ChildUnsafe3(int age){   super(10);   obj= new Object();}public void doSomething(){System.out.println(obj.toString());}}      

上面的例子有什麼問題呢？因為父類在調用構造函數的時候，已經暴露了this變量，是以可能會導緻ChildUnsafe3中的obj還沒有被初始化的時候，外部程式就調用了doSomething()，這個時候obj還沒有被初始化，是以會抛出NullPointerException。

解決辦法就是不要在構造函數中設定this，我們可以新建立一個方法，在構造函數調用完畢之後，再進行設定。

如果在類初始化的過程中，使用背景程序，有可能會造成死鎖，我們考慮下面的情況：

public final class ChildFactory {private static int age;static {Thread ageInitializerThread = new Thread(()->{System.out.println("in thread running");age=10;});ageInitializerThread.start();try {ageInitializerThread.join();} catch (InterruptedException ie) {throw new AssertionError(ie);}}public static int getAge() {if (age == 0) {throw new IllegalStateException("Error initializing age");}return age;}public static void main(String[] args) {int age = getAge();}}      

上面的類使用了一個static的block，在這個block中，我們啟動一個背景程序來設定age這個字段。

為了保證可見性，static變量必須在其他線程運作之前初始化完畢，是以ageInitializerThread需要等待main線程的static變量執行完畢之後才能運作，但是我們又調用了ageInitializerThread.join()方法，主線程又需要反過來等待ageInitializerThread的執行完畢。

最終導緻了循環等待，造成了死鎖。

最簡單的解決辦法就是不使用背景程序，直接在static block中設定：

public final class ChildFactory2 {private static int age;static {System.out.println("in thread running");age=10;}public static int getAge() {if (age == 0) {throw new IllegalStateException("Error initializing age");}return age;}public static void main(String[] args) {int age = getAge();}}      

還有一種辦法就是使用ThreadLocal将初始化變量儲存線上程本地。

public final class ChildFactory3 {private static final ThreadLocal<Integer> ageHolder = ThreadLocal.withInitial(() -> 10);public static int getAge() {int localAge = ageHolder.get();if (localAge == 0) {throw new IllegalStateException("Error initializing age");}return localAge;}public static void main(String[] args) {int age = getAge();}}