20250214 随笔 线程安全 线程不安全
1. 什么是线程安全 & 线程不安全？
- 线程安全（Thread-Safe）：在多线程环境下访问同一个对象时，不会产生数据竞争、不会出现数据不一致的问题。
- 线程不安全（Not Thread-Safe）：在多线程环境下，多个线程同时访问同一个对象可能会导致数据不一致，需要手动加锁或者使用线程安全的方式来操作。
2. StringBuffer 线程安全，StringBuilder 线程不安全
💡 主要区别在于：
StringBuffer是线程安全的，因为它的很多方法都加了synchronized关键字。StringBuilder是线程不安全的，因为它没有加synchronized，多线程访问时可能会出现数据不一致问题。
🔹 StringBuffer（线程安全）
StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
// 多线程修改同一个 StringBuffer 对象
Thread t1 = new Thread(() -> {
sb.append(" World");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
sb.append(" Java");
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(sb); // 结果是可预测的，因为 append() 方法是同步的
🔹 StringBuffer 内部的方法（如 append()、insert()）都加了 synchronized，保证了 同一时刻只有一个线程可以修改 StringBuffer 对象，所以它是 线程安全的。
🔹 StringBuilder（线程不安全）
StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
// 多线程修改 StringBuilder
Thread t1 = new Thread(() -> {
sb.append(" World");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
sb.append(" Java");
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(sb); // 可能输出 Hello World Java，也可能出现乱码
🔹 StringBuilder 没有 synchronized，多个线程同时访问时，可能会发生数据错乱，如：
Hello WorldJava
Hello JavaWorld
Hello WJavorld
💡 因为多个线程可以同时修改 StringBuilder，导致数据写入时发生竞争，出现不可预测的情况。
3. StringBuffer & StringBuilder 内部实现区别
📌 StringBuffer 使用 synchronized，保证线程安全
public synchronized StringBuffer append(String str) {
toStringCache = null;
super.append(str);
return this;
}
🔹 append() 方法使用了 synchronized，意味着同一时刻只有一个线程能执行它，这样就保证了线程安全。
📌 StringBuilder 没有 synchronized，线程不安全
public StringBuilder append(String str) {
super.append(str);
return this;
}
🔹 append() 方法没有 synchronized，多个线程同时修改时会产生数据竞争。
4. 线程安全 vs 线程不安全，如何选择？
| 特性 | StringBuffer（线程安全） | StringBuilder（线程不安全） |
|---|---|---|
| 是否线程安全 | ✅ 是 | ❌ 不是 |
是否使用 synchronized | ✅ 是（同步） | ❌ 不是（无锁） |
| 适用场景 | 多线程环境（如 Web 服务器、并发任务） | 单线程环境（普通字符串拼接） |
| 性能 | 较慢（加锁有性能损耗） | 更快（无锁操作） |
| 替代方案 | StringBuilder + synchronized 或 Lock | 适用于单线程，性能更好 |
💡 如何选择？
- 单线程：使用
StringBuilder，性能更高。 - 多线程：使用
StringBuffer，防止数据竞争。 - 多线程但性能要求高？可以使用
StringBuilder+synchronized或Lock。
5. 线程安全一定好？为什么有线程不安全的 StringBuilder？
💡 线程安全的代价是“性能下降”：
StringBuffer每次操作都需要synchronized，即使单线程也会加锁，影响性能。StringBuilder不加锁，在单线程下性能更快，适合大多数情况。
示例：StringBuffer 在单线程下的性能劣势
long startTime = System.nanoTime();
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
sb.append("Java");
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("StringBuffer 时间：" + (endTime - startTime) + " ns");
对比：StringBuilder 在单线程下的性能
long startTime = System.nanoTime();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
sb.append("Java");
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("StringBuilder 时间：" + (endTime - startTime) + " ns");
💡 单线程下，StringBuilder 速度明显更快，因为它没有加锁！
6. 线程安全 & 线程不安全的选择策略
| 场景 | 推荐选择 |
|---|---|
| 单线程字符串拼接 | ✅ StringBuilder |
| 多线程共享字符串对象 | ✅ StringBuffer |
| 多线程 + 高性能要求 | ✅ StringBuilder + synchronized |
| 不可变字符串（不修改） | ✅ String |
7. 结论
✅ StringBuffer 是线程安全的，因为它的方法加了 synchronized，适用于多线程环境。
✅ StringBuilder 是线程不安全的，但性能更好，适用于单线程环境。
✅ 线程安全不一定好，StringBuffer 虽然安全，但单线程下性能比 StringBuilder 差。
✅ 如果多线程但又想提升性能，可以使用 StringBuilder + synchronized 进行手动控制。
💡 面试高频考点：
- StringBuffer 和 StringBuilder 的区别？
- 为什么 StringBuilder 是线程不安全的？
- 如何让 StringBuilder 变成线程安全的？ ✅ 答案：加
synchronized，或者使用Lock - 什么时候用 StringBuffer？什么时候用 StringBuilder？ ✅ 单线程用
StringBuilder，多线程用StringBuffer