Как определить, что класс не потокобезопасен

Что проверяют

Умеете ли вы читать код глазами многопоточности: видеть разделяемое изменяемое состояние, составные операции и проблемы видимости. Следом обычно дают конкретный класс, просят найти гонку и исправить её минимальными средствами.

Как отвечать

Первый вопрос: есть ли у объекта изменяемое состояние, доступное нескольким потокам. Класс без полей или неизменяемый (все поля final, ссылки наружу не утекают) безопасен сразу. Если состояние есть, ищите признаки:

• составные операции без синхронизации: count++ это чтение, сложение и запись, и два потока теряют инкременты. То же с «проверить и сделать»: if (!map.containsKey(k)) map.put(k, v);
• видимость: поле меняется в одном потоке и читается в другом без volatile, synchronized или атомиков. Без отношения happens-before другой поток может вечно видеть старое значение;
• утечка внутреннего состояния: геттер отдаёт наружу внутренний ArrayList или HashMap, и его меняют без всякого контроля;
• небезопасная публикация: this уходит наружу из конструктора, ленивая инициализация через double-checked locking без volatile;
• общие статические поля: статический SimpleDateFormat или HashMap, один на все потоки;
• документация: в Javadoc у ArrayList, HashMap, StringBuilder прямо сказано, что синхронизации нет.

Одних глаз мало. SpotBugs ловит часть случаев, например несогласованную синхронизацию полей, а jcstress гоняет код в разных чередованиях потоков.

Исправление по ситуации: AtomicInteger или LongAdder для счётчиков, ConcurrentHashMap с computeIfAbsent и merge, неизменяемые объекты, synchronized или ReentrantLock для инвариантов из нескольких полей.

Где спотыкаются

Считают, что volatile чинит count++. Он даёт видимость, но не атомарность.

Думают, что ConcurrentHashMap или Collections.synchronizedList делают безопасным любой код вокруг них. Отдельные вызовы атомарны, а связка get и put уже нет, как и итерация по синхронизированному списку без внешней блокировки.

Доказывают потокобезопасность тем, что «тест прошёл сто раз». Гонки проявляются под нагрузкой и на другом железе.