Java concurrency 1 - Thread safe是什麼意思？

Thread-safe class

可以定義成：如果一個class instance在多個threads存取他的過程中，所有可能的執行緒的存取順序都能產出spec定義的行為，而且存取他的threads並不用做任何synchronization之類的工程，那這個class就可以說是thread safe。

Stateless object永遠是thread-safe的

下面這個class只有一個method，而且沒有任何data member，換句話說，不論是class instance或是method裡面都沒有state的存在，這讓access這個class instance的thread彷彿在access不同的instance，所以是一個thread safe class:

Non Atomic operation is not thread-safe

如果把上面的class加入一個state來計算request數目，我們可能會這樣做：

++count這行程式實際上不是atomic operation！所謂atomic operation是指單一thread會完整執行完畢產生預期效果後，此operation才會換其他thread執行。

++count實際上是三個CPU指令：(1)讀取couont (2)計算新的count值 = count+1 (3)寫入新的count值，這是所謂的read-modify-write operation。

兩個thread如果執行這個method，可能會產生以下的非預期狀況：

Race condition

一個多執行緒程式，如果必須要依賴時間點的巧合才能產生預期結果的話，那代表可能有race condition。一種常見的race condition pattern是check-then-act的設計：透過觀察某一個事件的發生，去決定要進行的動作。問題出在多執行緒的程式執行中，這個觀察到的事件，可能在要進行動作的時候就不成立了，主要是因為觀察和動作並非atomic。

一個常見的check-then-act設計是singleton pattern :

singleton pattern通常利用lazy initialization的技巧來達成單一instance的目的，但是由於getInstance()並沒有impelemnt成atomic operation，所以會產生race condition。

利用現有Thread-safe object來達成thread-safety

上面的UnsafeCountingFactorizer class，我們可以利用java提供的AtomicLong來取代long，進而保證thread-safety。

這是一個快速的解決方案，能如此達成的話，盡量先採取這個approach。