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线程安全之Synchronized关键字

原创 IT综合 作者:Java大蜗牛 时间:2019-12-20 21:54:42 0 删除 编辑

1 多线程下为什么会存在线程安全问题

线程的合理使用能够提升程序的处理性能,一是能够利用多核 CPU 来实现线程的并行执行,二是线程的异步化执行能够提高系统的吞吐量。

虽然线程有这些优点,但同时也带来了很多问题。比如说:

1.1 共享变量带来的安全性问题

先来看个图:

一个变量 i ,如果线程 A 或者线程 B 单独访问并且修改变量 i 的值没有任何问题,那如果并行的修改变量 i ,那就会有安全性问题。

然后用代码来模拟一下这种场景,为了更好的看到效果,我用100个线程:

public class ThreadDemo1 {      private static int i = 0;      public static void inc() {         try {             Thread.sleep(1);         } catch (InterruptedException e) {             e.printStackTrace();         }         i++;     }      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         for (int i = 0; i < 100; i++) {             new Thread(() -> ThreadDemo1.inc()).start();         }         Thread.sleep(1000);         System.out.println("运行结果" + i);     } }

输出结果:

88

这个输出结果是不固定的,第一次可能是 88 ,第二次可能是 87 ,这个结果就和我们预期的结果不一致(预期结果是100),所以一个对象是否是线程安全的,取决于它是否会被多个线程访问,以及程序中是如何去使用这个对象的。如果 多个线程访问同一个共享对象,在不需额外的同步以及调用端代码不用做其他协调的情况下,这个共享对象的状态 依然是正确的(正确性意味着这个对象的结果与我们预期 规定的结果保持一致),那说明这个对象是线程安全的。

对于线程安全性,本质上是管理对于数据状态的访问,而且这个这个状态通常是共享的、可变的。共享:是指这个 数据变量可以被多个线程访问;可变:指这个变量的值在 它的生命周期内是可以改变的。

2.如何保证线程并行的数据安全性-Synchroinzed

针对上面那种情况,我们该如何解决这种问题呢?首先想到的就是加锁,并且这种锁必须是互斥的。比如上面的图片的例子,如果线程A在修改 i 的值时,线程 B 就不能去修改 i 的值。也就是说并行去修改共享变量的值会有线程安全性问题,那么我们不让你并行,不就解决了这个问题嘛。所以java提供了 Synchroinzed 关键字。

2.1 Synchroinzed 的基本认识

Synchroinzed 很早就有了,只是之前是重量级锁,所以很好有人使用。在 javaSE 1.6 对Synchroinzed进行了优化引入了偏向锁和轻量级锁。所以在并发量不高的情况还是推荐使用 Synchroinzed 来加锁。为什么是并发量不高的情况推荐使用,因为并发量高的情况 Synchroinzed 会升级为重量级锁。

2.2 Synchroinzed 的三种加锁方式

  1. 修饰实例方法,锁是当前实例对象 ,进入同步代码前要获得当前实例的锁
  2. 修饰静态方法,锁是当前类的class对象 ,进入同步代码前要获得当前类对象的锁
  3. 修饰代码块,锁是括号里面的对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

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看下简单的代码

public class SynchroinzedDemo {      /**      * 对静态方法加锁      */     public static synchronized void test(){}     /**      * 对实例方法加锁      */     public synchronized void test1(){}     /**      * 对代码块加锁      */     public void test2(){         synchronized(this){}     } }

然后我们将上面的例子实现 synchronized 加锁:

public class ThreadDemo1 {      private static int i = 0;      public static void inc() {         synchronized (ThreadDemo1.class){             try {                 Thread.sleep(1);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }             i++;         }     }      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         for (int i = 0; i < 100; i++) {             new Thread(() -> ThreadDemo1.inc()).start();         }         Thread.sleep(1000);         System.out.println("运行结果" + i);     } }

运行结果:

运行结果100

完美的解决共享变量并行修改带来的线程安全问题。


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