Question

字符串是不可变的，这意味着一旦修改了它的值，便会创建一个新的引用，并保持原来的引用值不变。

但是，当有人吵架时，我不明白：

字符串是线程安全的，因为它们是不可变的

考虑以下代码：

private String str = "1";
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
IntStream.range(0, 1000).forEach((i)-> executorService.submit(()-> {
    str = str +"1";
}));

executorService.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);

System.out.println(str.length());

如果它是线程安全的，那么它应该打印1001，而它总是小于预期值。

我知道上面的代码将创建1001不可变引用，每个引用本身都是线程安全的，但是作为开发人员，仍然不能使用不可变的东西，并且期望end-result将是线程安全。

恕我直言，不变性不能保证线程安全。

有人可以向我解释一个String如何安全地线程化吗？

更新：

感谢您的回答，我了解每个字符串都可以是线程安全的，但是我的意思是，当在其他方法中使用它们时，线程安全和不变性之间没有直接关系。

例如，可以在有状态对象中使用不可变对象，并以非线程安全的结果结束，而在同步方法中使用可变对象，并以线程安全的结果结束。

Answer 1

了解内存如何以编程语言工作非常重要。变量 str 不是一个字符串对象，就像您想的那样。但这是对带有某些地址的字符串对象的引用。

修改 str 指向的内容，不会修改它指向的字符串。实际上发生的事情是这样的：

我们有一个内存池，在我们的池中是三个字符串。每个字符串都有一个地址供我们查找。

字符串1-“ Hello”，地址：0x449345
字符串2-“有”，地址：0x058345
字符串3-“世界”，地址：0x004934

我们有一个指向每个变量，我们将它们分别称为a，b和c。

如果我们说：System.out.println(a);，Java将打印Hello。但是 a 不是“你好” 。而是 0x449345 。然后，计算机运行：“好吧，我将取0x449345的值并打印出来。”转到该地址时，它会找到字符串“ Hello”。

但是，如果您说：a = "NEW STRING"; a不会指向我们以前的任何地址。而是创建一个新地址，并在该内存位置内放置“ NEW STRING” 。

这也是Java中垃圾收集的工作方式。一旦将其设置为等于“ NEW STRING”，它将不再指向0x449345，这将告诉垃圾回收器该对象可以安全删除。这样您的程序便会自行清理，并且不会消耗大量的RAM。

因此，指向字符串的引用是不是线程安全的，但实际的对象是IS！任何不可变的对象都是安全的，因为您完全不能修改该对象，因此只能修改变量指向的对象。您必须完全指向其他对象才能“修改”您的不可变对象。

Answer 2

我认为可以总结如下：

String对象上的操作是线程安全的。（它们是线程安全的，因为 String对象是不可变的，但是为什么与您的示例并不直接相关。）

final

²

不同步的读写操作¹不是线程安全的，无论变量的类型如何。

您的示例中有str = str + 1;。该操作将String对象上的操作与未同步共享变量（str）上的操作结合在一起。由于后者，它不是线程安全的。

^{1-更准确地说，在写和读之间没有先发生关系以保证所需的内存可见性的操作，而没有锁定以确保所需的原子性的操作。（“必需”表示算法正确性是必需的...）}

^{2-共享表示多个线程可见并使用。如果一个变量仅对一个线程可见或被一个线程使用，则称该变量是线程限制的，实际上是不共享的。}

Answer 3

之所以不会打印1001，是因为它取决于每个线程何时获取str的当前内存引用（因为该引用是可变的，因此不是线程安全的）。

看这个例子，我们有3个线程{T1，T2，T3}。

T1获取str引用并对其进行更改，因此我们有str =“ 11”; T2和T3（同时）获得str参考，并进行更改，现在您有了T2-> str= "111"和T3-> str = "111";

str更新时，可以使用T2或T3中的str值对其进行更新（取决于执行情况），但从本质上讲，您不能认为每个线程都按顺序执行该操作。因此String是不可变的，因此具有线程安全性，因为每个线程只修改自己的引用，但是如果需要，您必须同步更新逻辑。如果要从代码中打印1001，则需要同步对str的访问（监视器，锁，信号灯，同步关键字等）。

顺便说一句，String是线程安全的，因为如果您尝试（以任何方式）对其进行更改，则会创建另一个内存引用，因此两个（或更多）线程无法操纵相同的String引用，或者最好它们具有相同的字符串引用，但是当他们操作它时，新的字符串将存储在新的引用中。

Answer 4

您的str参考不是一成不变的，您每次重新分配它的值时都会对其进行突变。由于您是在没有同步或互斥的线程之间共享可变状态，因此结果并不安全。

以下内容为我工作了5次。请注意，我在连接字符串的周围添加了互斥锁。

public class QuickyTest {

   private static String str = "1";

   public static void main( String[] args ) throws Exception {
      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool( 10 );

      IntStream.range( 0, 1000 ).forEach( ( i ) -> executorService.submit( () -> {
         append( "1" );
      }
      ) );
      executorService.awaitTermination( 10, TimeUnit.SECONDS );
      System.out.println( str.length() );
      executorService.shutdown();
   }

   private static synchronized void append( String s ) {
      str = str + s;
   }
}

始终打印“ 1001”。

字符串线程安全吗？

4 个答案: