一文搞懂 Java 并发那些关键字,看完直呼好家伙!

并发是个啥?

在深入了解 Java 并发关键字之前,我们先来聊聊并发的概念。假设你来到一家人气爆棚的奶茶店,店内顾客络绎不绝,每个人都急切地等待着自己的饮品。店员此时就像一个多线程处理器,需要在同一时间内处理多个顾客的订单。一会儿为顾客 A 制作珍珠奶茶,一会儿又为顾客 B 打包水果茶,在不同的任务之间快速切换,同时推进多个流程。这,就是并发在生活中的生动体现。

在 Java 的世界里,并发意味着多个任务看似同时在执行。但实际上,对于单核 CPU 而言,同一时刻只能执行一个任务,只是 CPU 通过快速切换,让我们感觉这些任务是同时进行的。而在多核 CPU 的环境下,多个任务可以真正地并行执行。理解并发的概念,是我们深入学习 Java 并发编程的基石。

Java 并发关键字大揭秘

synchronized:最常用的锁

在多线程环境中,当多个线程需要访问共享资源时,就可能会出现数据不一致的问题。这时候,synchronized关键字就登场了,它就像是奶茶店的排队叫号系统。当一个线程获取到了synchronized锁,就如同拿到了排队号码,拥有了访问共享资源的权限,可以放心地执行被synchronized修饰的代码块,而其他线程则必须在外面耐心等待,直到该线程释放锁。

public class SynchronizedExample {
    // 共享资源
    private static int count = 0;
    // 被synchronized修饰的方法,相当于加了排队锁
    public static synchronized void increment() {
        count++;
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                increment();
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                increment();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        // 等待两个线程执行完毕
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println("Count: " + count);
    }
}

在上述代码中,increment方法被synchronized修饰,这就保证了在同一时刻,只有一个线程能够进入这个方法执行count++操作。无论有多少个线程尝试调用increment方法,都必须按照顺序排队等待,从而避免了count变量在多线程环境下出现数据竞争和不一致的问题。

volatile:保证可见性

volatile关键字解决的是多线程之间的可见性问题。简单来说,就是当一个线程修改了被volatile修饰的变量时,其他线程能够立即看到这个修改。我们还是以奶茶店为例,volatile就像是奶茶店的广播系统,一旦有新消息(变量值改变),就会立刻通过广播通知所有线程。

public class VolatileExample {
    // 被volatile修饰的变量,保证多线程可见性
    private static volatile boolean flag = false;
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                // 线程1一直循环,直到flag变为true
            }
            System.out.println("Thread 1: flag is true, stopping loop.");
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                flag = true;
                System.out.println("Thread 2: setting flag to true.");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这个例子中,flag变量被volatile修饰。当thread2在睡眠 1 秒后将flag设置为true时,thread1能够立即感知到这个变化,从而停止循环。如果没有volatile关键字,thread1可能永远无法得知flag的改变,导致程序出现逻辑错误。

final:不变的承诺

final关键字用于修饰变量、方法和类,它表达了一种 “不变” 的语义。当final修饰变量时,该变量就成为了常量,一旦赋值就不能再被修改;当修饰方法时,该方法不能被重写;当修饰类时,该类不能被继承。我们可以把final关键字想象成奶茶店的固定菜单,一旦确定就不能更改。

public class FinalExample {
    // 被final修饰的常量,不能再被修改
    public static final int MAX_COUNT = 100;
    // 被final修饰的方法,不能被重写
    public final void printMessage() {
        System.out.println("This is a final method.");
    }
}

在上述代码中,MAX_COUNT常量的值固定为 100,任何试图修改它的操作都会导致编译错误。printMessage方法也不能被其他类重写,保证了方法行为的一致性和稳定性。

总结

通过以上介绍,我们对 Java 并发编程中的几个关键关键字synchronized、volatile和final有了更深入的理解。synchronized通过加锁机制保证了多线程环境下共享资源的安全访问,就像排队叫号一样有序;volatile确保了变量在多线程之间的可见性,如同广播系统及时传递消息;final则通过 “不变” 的特性,为程序的稳定性和安全性提供了保障。

掌握这些关键字是我们在 Java 并发编程道路上的重要一步。在实际开发中,合理运用这些关键字,能够帮助我们编写出高效、稳定且线程安全的代码。希望大家在学习和实践中不断积累经验,成为 Java 并发编程的高手!下次遇到并发问题,你就可以自信满满地说:“这我熟!”

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