Что такое безопасность потоков?

Безопасность потоков (thread safety) — это свойство кода, гарантирующее его корректное выполнение при одновременном доступе к общим ресурсам из нескольких потоков.

Основные аспекты:

• Атомарность операций: Гарантия того, что операция выполняется полностью или не выполняется вообще.
• Видимость: Изменения, внесенные одним потоком, видны другим потокам.
• Упорядочивание: Гарантия определенного порядка выполнения операций между потоками.

Для достижения поточно-безопасности в Java используются:

• Ключевое слово synchronized: Для синхронизации блоков кода или методов, обеспечивая блокировку на объекте.

  class Counter {
      private int count = 0;
  
      public synchronized void increment() {
          count++;
      }
  
      public synchronized int getCount() {
          return count;
      }
  }
  

• volatile: Для обеспечения видимости переменной между потоками, но не атомарности операций.

  class SharedResource {
      public volatile boolean flag = false;
  
      public void setFlag() {
          flag = true; // Изменение будет видно другим потокам
      }
  }
  

• Классы из пакета java.util.concurrent: Предоставляют потоко-безопасные коллекции, атомарные переменные, исполнители задач и другие инструменты.

  import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
  
  class AtomicCounter {
      private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
  
      public void increment() {
          count.incrementAndGet(); // Атомарная операция
      }
  
      public int getCount() {
          return count.get();
      }
  }
  

• Иммутабельность: Создание объектов, состояние которых не может быть изменено после создания. Такие объекты inherently thread-safe.

Нарушение поточно-безопасности может привести к таким проблемам, как состояние гонки (race condition), взаимоблокировка (deadlock), живая блокировка (livelock).