面试官：你说一下对线程安全了解多少？

记得今年3月份刚来杭州面试的时候，有一家公司的技术总监问了我这样一个问题，说你给我说说有哪些线程安全的类，我心里一想，呵呵，这我早都背好了，稀里哗啦说了一大堆，那你再来说说什么是线程安全，然后就GG了，说真的，我们整天说线程安全，但是你对什么是线程安全真的了解嘛？说真的，我之前真的是了解甚微，那么我们今天就来聊聊这个问题。

再说什么是线程安全之前我们先来聊聊什么是进程。

1、什么是进程？

先来看一张图

我们看到的这些单独运行的程序就是一个独立的进程，进程之间是相互独立存在的。

我们上面图中的QQ、酷狗播放器、电脑管家等等都是独立的进程。

2、什么是线程？

上面简单的说了一下什么是进程，进程想要执行任务需要依赖线程，换句话说就是进程中的最小执行单位就是线程，并且一个进程中至少有一个线程。

3、什么是多线程？

提到多线程这里要说两个概念，就是串行和并行，搞清楚这个我们才能更好的理解多线程。

所谓串行其实是相对于单条线程来执行多个任务来说的，我们就拿下载文件来举个例子，我们下载多个文件，在串行中它是按照一定的顺序去进行下载的，也就是说必须等下载完A之后，才能开始下载B，它们在时间上是不可能发生重叠的。

并行：下载多个文件，开启多条线程，多个文件同时进行下载，这里是严格意义上的在同一时刻发生的，并行在时间上是重叠的。

了解了这两个概念之后我们再来说说什么是多线程，举个例子，我们打开腾讯关键，腾讯关键本身就是一个程序也就是说它就是一个进程，它里面有很多的功能，我们可以看下图，能查杀病毒、清理垃圾、电脑加速等众多功能，按照单线程来说，你想要清理垃圾还要病毒查杀，那么你必须先做完其中的一件事才能做下一件事，是有一个执行的顺序的，如果是多线程的话，我们其实在清理垃圾的时候还可以查杀病毒、电脑加速等等其他的操作，这个是严格意义上的同一时刻发生的，没有执行的先后顺序。

一句话总结一下：一个进程运行时产生了多个线程。

在了解完这个问题后，我们又需要去了解一个使用多线程不得不考虑的问题，线程安全，今天我们不说如何保证一个线程的安全，我们聊聊什么是线程安全？因为我之前面试被问到了，说真的，我之前真的不是特别了解这个问题，我们好像只学如何确保一个线程安全，却不知道所谓的安全到底是什么！

4、什么是线程安全？

既然是线程安全问题，那么毫无疑问所有的隐患都是出现在多个线程访问的情况下产生的，也就是我们要确保在多条线程访问的时候，我们的程序还能按照我们预期的行为去执行，我们看一下下面的代码。

很简单的一段代码，我们就来统计一下这个方法的访问次数，多个线程同时访问会不会出现什么问题，我开启的3条线程每个线程循环10次，得到一下结果

我们可以看到，这里出现了两个26，为什么会出现这种情况，出现这种情况显然表明我们这个方法根本就不是线程安全的，出现这种问题的原因有很多，我们说最常见的一种，就是我们A线程在进入方法后，拿到了count的值，刚把这个值读取出来还没有改变count的值的时候，结果线程B也进来的，那么导致线程A和线程B拿到的count值是一样的。

那么由此我们可以了解这确实不是一个线程安全的类，因为他们都需要操作这个共享的变量，其实要对线程安全问题给出一个明确的定义还是蛮复杂的，我们根据我们这个程序来总结下什么是线程安全。

当多个线程访问某个方法时，不管你通过怎样的调用方式或者说这些线程如何交替的执行，我们在主程序中不需要去做任何的同步，这个类的结果行为都是我们设想的正确行为，那么我们就可以说这个类时线程安全的。

保证保证线程安全的几种方式

一般说来，确保线程安全的方法有这几个：

 ●  过度优化。

竞争与原子操作

多个线程同时访问和修改一个数据，可能造成很严重的后果。出现严重后果的原因是很多操作被操作系统编译为汇编代码之后不止一条指令，因此在执行的时候可能执行了一半就被调度系统打断了而去执行别的代码了。一般将单指令的操作称为原子的(Atomic)，因为不管怎样，单条指令的执行是不会被打断的。

因此，为了避免出现多线程操作数据的出现异常，Linux系统提供了一些常用操作的原子指令，确保了线程的安全。但是，它们只适用于比较简单的场合，在复杂的情况下就要选用其他的方法了。

同步与锁

为了避免多个线程同时读写一个数据而产生不可预料的后果，开发人员要将各个线程对同一个数据的访问同步，也就是说，在一个线程访问数据未结束的时候，其他线程不得对同一个数据进行访问。

同步的最常用的方法是使用锁(Lock)，它是一种非强制机制，每个线程在访问数据或资源之前首先试图获取锁，并在访问结束之后释放锁；在锁已经被占用的时候试图获取锁时，线程会等待，直到锁重新可用。

二元信号量是最简单的一种锁，它只有两种状态：占用与非占用，它适合只能被唯一一个线程独占访问的资源。对于允许多个线程并发访问的资源，要使用多元信号量(简称信号量)。

可重入

一个函数被重入，表示这个函数没有执行完成，但由于外部因素或内部因素，又一次进入该函数执行。一个函数称为可重入的，表明该函数被重入之后不会产生任何不良后果。可重入是并发安全的强力保障，一个可重入的函数可以在多线程环境下放心使用。

过度优化

在很多情况下，即使我们合理地使用了锁，也不一定能够保证线程安全，因此，我们可能对代码进行过度的优化以确保线程安全。

我们可以使用volatile关键字试图阻止过度优化，它可以做两件事：

在另一种情况下，CPU的乱序执行让多线程安全保障的努力变得很困难，通常的解决办法是调用CPU提供的一条常被称作barrier的指令，它会阻止CPU将该指令之前的指令交换到barrier之后，反之亦然。