1.1.7 什么是线程安全？如何确保线程安全？

线程安全是指多线程执行时，同一资源能够安全地被多个线程同时访问而不引发任何问题，如数据污染或不一致。一个线程安全的程序能够正确地处理并发请求，不论线程执行的顺序如何。

在实际开发中，线程安全非常重要，因为多个线程经常会同时访问共享数据或资源，如果没有采取适当的保护措施，就会导致数据不一致、错误或丢失等问题。

为了保证线程安全通常需要结合使用多种策略和技术，以下是一些保证Java线程安全的常见方案。

（1）同步代码块。

使用synchronized关键字可以确保同时只有一个线程可以执行某个方法或代码块。这是最直接的同步手段，可以保护共享资源的独占访问。

（2）使用ReentrantLock。

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock提供了一种比synchronized关键字更灵活的锁定机制。该机制可以尝试非阻塞地获取锁，也可以中断等待锁的线程，还可以实现公平锁等。

（3）使用原子类。

java.util.concurrent.atomic包提供了一系列的原子类，例如AtomicInteger和AtomicReference等，这些类内部使用了高效的机制来确保单个变量操作的原子性。

（4）使用volatile关键字。

volatile关键字可以确保变量的读写操作都直接作用于主内存，保证了新值对其他线程的可见性。它适用于一个变量的写入不依赖于当前值的情况。

（5）使用ThreadLocal类。

ThreadLocal类可以创建线程局部变量，确保每个线程都有自己的变量副本，因此使用它不会出现线程安全问题。

（6）使用并发集合类。

java.util.concurrent包提供了一系列的并发集合类，例如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等，这些类内部已经处理了并发控制。

（7）使用并发工具类。

java.util.concurrent包还提供了许多并发工具类，例如Semaphore、CyclicBarrier、CountDownLatch和Exchanger等，可以用于复杂的线程同步。

（8）使用不可变对象。

不可变对象的状态无法改变，自然就不会出现线程安全的问题。使用String、BigDecimal和BigInteger等类可以创建不可变对象。

在并发编程中，选择合适的方法确保线程安全非常重要，需要根据具体情况进行权衡。例如，synchronized使用简单但可能会导致性能问题；而原子类适合计数器或状态标志；不可变对象完全避免了并发问题，但不适合所有场景。此外，我们在设计程序时应该遵循并发设计模式，比如单例模式、生产者-消费者模式、读写锁模式等。因此，设计线程安全的系统既是一种技术挑战，也是对设计能力的一个考验。