线程和进程都可以被操作系统直接调度，所不同的是多个线程之间会共享内存空间，但是多个进程之间的内存空间是相互隔离的。随着单核CPU的处理速度达到上限，多核时代正式到来，如何更好地利用多核资源成为了一个必须考虑的话题。在Java中倾向与使用多线程模型，Java针对多线程做了很多优化，包括提供了成熟的线程池、线程安全工具类以及对锁的优化等。Java Web服务器也都是多线程的。但多线程编程一直以来都很困难且容易出错，虽然有很好的工具支撑，但编写代码时也需要格外注意，稍不小心就会掉进并发的陷阱。另一方面有些语言如Ruby则倾向于多进程的方式，由操作系统来实现并发且保证程序正确性，借助Linux的copy on write属性来节省内存。两种方式哪种更好已经超出了本文的范畴，这也是仁者见仁智者见智。值得一提的是Ruby on Rails 4开始正式支持多线程，Rails 5 更是使用puma作为默认的开发服务器，这也从另一角度预示着多线程的到来。
哪些情况是线程安全的？
下面主要讨论下多线程环境下的线程安全问题，线程安全主要是由于并发导致的，1.操作系统可能在任何时刻挂起某个线程；2.多核情况下两个线程可能处于并向执行的情况。其中第一点可以看出在单核情况下也会有线程安全问题。下面介绍哪些情况是线程安全的：
- 单线程环境中，包括多进程单线程、基于事件的程序（服务器）中，不存在多个线程同时修改或访问同一个变量的情况，这种情况下肯定线程安全的。为什么把这个放在第一位呢，因为如果你可以选择一个多进程单线程的Web服务器或是基于事件的服务器你就从根本上解决了线程安全的问题（当然可能有其他问题，比如内存消耗大、状态信息如session不一致等）；
- 局部变量：即方法中声明的局部变量，这些是线程安全的，它们会随着方法调用结束而被回收，且只会对本线程可见。
- ThreadLocal全局变量：这些变量是线程级的，线程安全的，java会保证每个线程只有一份，每个线程只能访问属于自己的ThreadLocal变量。
- 线程安全的类：java中很多类会明确声明是线程安全的，例如concurrent包下类。这些类在访问是自身会进行加锁、原子化等操作来保证线程安全。
- 线程安全的静态类方法：这些类是单例的，其内部会保证线程安全，spring中很多类都属于此类。
- 无状态的bean。如没有状态的控制器bean。spring中的所有pojo类都可以是bean，且是单例的，这种类如果包括实例变量，不管共有私有都不一定是线程安全的。
- 不可变对象。例如java中的string类，以及scala中很多不可变的类。不可变类有很多优点，对于并发，可重复执行很有用。
上面提到的都是多个线程可以同时访问的变量，比如全局变量、类的静态变量、单例或是bean中的类实例变量（包括共有、私有）。
线程安全的优化方法
如果程序中确实需要包括这些共享信息，如何保证线程安全呢？可以采用如下措施：
- 将公共信息保存在数据库中，或是其他公共的位置。这样除了保证线程安全还可以保证一致性，但会牺牲效率。
- 对变量进行ThreadLocal包装，作为线程局部变量，做到线程间独立。
- 使用线程安全的类保存和处理这些共享信息（变量），如使用java的concurrent包的常用工具类。
- 对共享信息的存取方法进行封装，并进行同步处理（加锁）。这里要注意不能只对set方法加锁，一方面是因为get方法不加锁不能保证取得的数据是最新的数据（参考java的happen before），另一方面是除非你认真考虑了源码的各个分支情况，包括其底层调用的各个细节，否则读取方法也可能很危险，因为读取方法并没有规定不能进行其他处理，只是很多情况下它只是简单返回而已。SimpleDateFormat这个类在java中就不是线程安全的，我们有次想当然的把它作为静态变量，结果在日期格式化的时候出了问题，返回日期出现了错乱。
[注]:Ruby中没有happen before的概念，取而代之的是GIL解释器锁，这个锁会保证所有的单个native c方法的原子性。这样就导致在同一个进程内同时只有1个线程在使用CPU，如果是单进程单线程模式下甚至都不能充分使用1个CPU。如果要真正使用多核只能采用多进程。GIL的存在并不是必须的，只是对多线程实现的一个妥协。
- 如果多个状态不是独立的，这时即使每个状态是线程安全的，但整个对象也不是线程安全的，仍然需要同步处理（这样来看的话其实内部状态是不是线程安全就没什么意义了）。这时也可以使用下面要提的不变对象来处理。
- 对变量进行不变处理，使用不变对象保存状态。当更新状态时新建一个对象。在赋值时需要注意进行同步处理或是使用java的volatile标识。不变对象特别适合与同时保存多个关联的状态的情况，这样可以把多个状态当做1个来处理。
- 除非一个第三方类声明为线程安全，或是你认真读过它的代码，否则都可能有线程问题。这时需要进行同步处理或是进行充分测试。
如何保证整个程序的线程安全？
- 框架自身是线程安全的
- 我们自己的应用代码是线程安全的
- 我们依赖的第三方代码是线程安全的
线程安全编程是很困难的，也是bug事故的多发区，除非性能要求否则尽量不要贸然使用多线程。现在很多web服务本身就是多线程的，进而我们的应用本身就是多线程的，在开发时也要小心，尽量不使用有状态的类。
参考资料：