摘要：在多线程编程中，线程安全问题是一个最为关键的问题，其核心概念就在于正确性，即当多个线程访问某一共享、可变数据时，始终都不会导致数据破坏以及其他不该出现的结果。而所有的并发模式在解决这个问题时，采用的方案都是序列化访问临界资源 。在 Java 中，提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized 和 Lock。本文针对 synchronized 内置锁 详细讨论了其在 Java 并发 中的应用，包括它的具体使用场景（同步方法、同步代码块、实例对象锁 和 Class 对象锁）、可重入性 和 注意事项。 一. 线程安全问题在单线程中不会出现线程安全问题，而在多线程编程中，有可能会出现同时访问同一个共享、可变资源的情况，这种资源可以是：一个变量、一个对象、一个文件等。特别注意两点，
举个数据脏读的例子： //资源类class PublicVar { public String username = "A"; public String password = "AA"; //同步实例方法
public synchronized void setValue(String username, String password) { try { this.username = username;
Thread.sleep(5000); this.password = password;
System.out.println("method=setValue " "\t" "threadName="
Thread.currentThread().getName() "\t" "username="
username ", password=" password);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} //非同步实例方法
public void getValue() {
System.out.println("method=getValue " "\t" "threadName="
Thread.currentThread().getName() "\t" " username=" username
", password=" password);
}
}//线程类class ThreadA extends Thread { private PublicVar publicVar; public ThreadA(PublicVar publicVar) { super(); this.publicVar = publicVar;
} @Override
public void run() { super.run();
publicVar.setValue("B", "BB");
}
}//测试类public class Test { public static void main(String[] args) { try { //临界资源
PublicVar publicVarRef = new PublicVar(); //创建并启动线程
ThreadA thread = new ThreadA(publicVarRef);
thread.start();
Thread.sleep(200);// 打印结果受此值大小影响
//在主线程中调用
publicVarRef.getValue();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}/* Output ( 数据交叉 ):
method=getValue threadName=main username=B, password=AA
method=setValue threadName=Thread-0 username=B, password=BB
*///:~
由程序输出可知，虽然在写操作进行了同步，但在读操作上仍然有可能出现一些意想不到的情况，例如上面所示的脏读。发生 脏读 的情况是在执行读操作时，相应的数据已被其他线程部分修改过，导致数据交叉的现象产生。 这其实就是一个线程安全问题，即多个线程同时访问一个资源时，会导致程序运行结果并不是想看到的结果。这里面，这个资源被称为：临界资源。也就是说，当多个线程同时访问临界资源（一个对象，对象中的属性，一个文件，一个数据库等）时，就可能会产生线程安全问题。 不过，当多个线程执行一个方法时，该方法内部的局部变量并不是临界资源，因为这些局部变量是在每个线程的私有栈中，因此不具有共享性，不会导致线程安全问题。 二. 如何解决线程安全问题实际上，所有的并发模式在解决线程安全问题时，采用的方案都是序列化访问临界资源。即在同一时刻，只能有一个线程访问临界资源，也称作同步互斥访问。换句话说，就是在访问临界资源的代码前面加上一个锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问。 在 Java 中，提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized 和 Lock。本文主要讲述 synchronized 的使用方法，Lock 的使用方法我的另一篇博文《Java 并发：Lock 框架详解》中阐述。 三. synchronized 同步方法或者同步块在了解 synchronized 关键字的使用方法之前，我们先来看一个概念：互斥锁，即能到达到互斥访问目的的锁。举个简单的例子，如果对临界资源加上互斥锁，当一个线程在访问该临界资源时，其他线程便只能等待。 在 Java 中，可以使用 synchronized 关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。 下面这段代码中两个线程分别调用insertData对象插入数据： 1) synchronized方法 public class Test { public static void main(String[] args) { final InsertData insertData = new InsertData(); // 启动线程 1
new Thread() { public void run() {
insertData.insert(Thread.currentThread());
};
}.start(); // 启动线程 2
new Thread() { public void run() {
insertData.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
}class InsertData { // 共享、可变资源
private ArrayList |
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