作者：木色雪魂K | 来源：互联网 | 2023-12-13 15:43
本文介绍了Java高并发程序设计中线程安全的概念与synchronized关键字的使用。通过一个计数器的例子，演示了多线程同时对变量进行累加操作时可能出现的问题。最终值会小于预期的原因是因为两个线程同时对变量进行写入时，其中一个线程的结果会覆盖另一个线程的结果。为了解决这个问题，可以使用synchronized关键字来保证线程安全。
下面的代码演示了一个计数器，两个线程同时对i进行累加操作，各执行10000000次。在很多时候，i的最终值会小于20000000。这就是因为两个线程同时对i进行写入时，其中一个线程的结果会覆盖另一个。
public class AccountingVol implements Runnable {
static AccountingVol instance = new AccountingVol();
static volatile int i =0;
public static void increase() {
i++;
}
@Override
public void run() {
for(int j=0; j<10000000; j++) {
increase();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(instance);
Thread t2 = new Thread(instance);
t1.start();t2.start();
t1.join();t2.join();
System.out.println(i);
}
}
要从根本上解决这个问题，我们就必须保证对个线程对i进行操作时完全同步。也就是说，当线程A在写入时，线程B不仅不能写，同时也不能读。
关键字synchronized可以有多种用法。
1）指定加锁对象：对给定对象加锁，进入同步代码前要获得给定对象的锁。
2）直接作用于实例方法：相当于对当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁。
3）直接作用于静态方法：相当于对当前类加锁，进入同步代码前要获得当前类的锁。
下述代码中，将synchronized作用于一个给定对象instance，因此，每次当线程进入被synchronized包裹的代码段，就都会要求请求instance实例的锁。如果当前有其他线程正持有这把锁，那么新到的线程就必须等待。这样，就保证了每次只能有一个线程执行i++操作。
public class AccountingSync implements Runnable{
static AccountingSync instance = new AccountingSync();
static int i = 0;
@Override
public void run() {
for(int j=0; j<10000000; j++) {
synchronized (instance) {
i++;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(instance);
Thread t2 = new Thread(instance);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}
}
除了用于线程同步、确保线程安全外，synchronized还可以保证线程间的可见性和有序性。从可见性的角度上讲，synchronized 可以完全替代volatile的功能，只是使用上没有那么方便。就有序性而言，由于synchronized限制每次只有一个线程可以访问同步块，因此，无论同步块内的代码如何被乱序执行，只要保证串行语义一致，那么执行结果总是一样的。而其他访问线程，又必须在获得锁后方能进入代码块读取数据。因此，它们看到的最终结果并不取决于代码的执行过程，从而解决了有序性问题。
注：本篇博客内容摘自《Java高并发程序设计》
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