Java面试：线程同步机制

为什么要线程同步？

当使用多个线程同时访问一个变量或对象时，如果这些线程中既有读又有写操作时，会导致变量值或对象的状态出现混乱，从而导致程序异常。

 

线程同步机制：

1.Synchronized关键字

Java语言中，每个对象都有一个对象锁与之对应，这个锁表明，任何时候只允许被一个线程拥有，当一个线程调用对象的一段Synchronized代码时，需要先获取这个锁，然后执行这段代码，执行结束后，释放锁。

synchronized可修饰在方法上，如果修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。
synchronized还可修饰语句块，称之为同步代码块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步。

注意：
同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。

 

2.Volatile关键字

Volatile关键字的主要作用有两个：
① 内存可见性，即线程A对volatile变量的修改，其他线程获取的volatile变量都是最新的。
② 可以禁止指令重排序

每次要线程要访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是存缓存当中读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

 

3.ReentrantLock类

在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁， 它与使用synchronized方法具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。
ReenreantLock类的常用方法有：
    ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
    lock() : 获得锁
    unlock() : 释放锁

如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码 。如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁

 

4.局部变量

使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本， 副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。

 

5.阻塞队列

前面几种同步方式都是在底层实现的线程同步，但是我们在实际开发当中，应当尽量远离底层结构。
使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。
这里使用LinkedBlockingQueue来实现线程的同步
LinkedBlockingQueue是一个先进先出的顺序（FIFO）的阻塞队列

LinkedBlockingQueue 类常用方法：

LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue 
put(E e) : 在队尾添加一个元素，如果队列满则阻塞 
size() : 返回队列中的元素个数 
take() : 移除并返回队头元素，如果队列空则阻塞 
 

 

6.原子变量

需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。
那么什么是原子操作呢？
原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作
即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。
在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类，使用该类可以简化线程同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值。

AtomicInteger类常用方法：
AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger
getAndAdd(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值

 

7.wait(）方法与notify() 方法