在 Java 函数中实现线程安全面临的常见挑战是什么？

Java 线程安全挑战包括竞争条件和可见性问题，可以通过互斥访问、不变对象、并发集合和原子变量解决。例如，在银行转账系统中，使用 synchronized 关键字保护帐户余额以防止并发访问并确保资金安全。

Java 函数中的线程安全挑战

并发问题

线程并发访问共享数据时，可能发生竞争条件，导致数据不一致或异常行为。

代码示例：

public class NonThreadSafeCounter {
    private int count;

    public void increment() {
        count++; // 线程不安全操作
    }
}

两个线程同时调用 increment() 时，它们可能会同时读取 count 的值并递增它，从而导致错误的结果。

可见性问题

当一个线程修改共享内存时，其他线程可能看不到该更改。

代码示例：

public class VisibilityIssue {
    private boolean done = false;

    public void setDone() {
        done = true; // 可见性问题操作
    }

    public boolean isDone() {
        return done;
    }
}

一个线程调用 setDone()，但另一个线程调用 isDone() 可能会返回 false，因为该更改尚未传播。

解决方案

为了解决线程安全挑战，可以采用以下方法：

• 互斥访问：使用同步机制，例如 synchronized 关键字或 ReentrantLock，对共享数据提供互斥访问。
• 不变对象：使用不可变对象，一次性创建，然后不再修改。
• 并发集合：使用 java.util.concurrent 库中的并发集合，如 ConcurrentHashMap 和 CopyOnWriteArrayList。
• 原子变量：使用 java.util.concurrent.atomic 包中的原子变量，如 AtomicInteger。

实战案例

设计一个在线银行转账系统

在银行转账系统中，对账户余额的并发访问至关重要。如果没有适当的线程安全措施，可能会导致资金丢失或重复转账。

可以使用 synchronized 关键字保护余额字段，确保每次只有一次转账被执行：

public class BankAccount {
    private int balance;

    public synchronized void transfer(int amount) {
        balance -= amount;
    }
}

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