【轻松拿捏】什么是线程安全？如何在 Java 中实现线程安全？

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

increment 方法使用 synchronized 关键字修饰，保证了在同一时刻只有一个线程可以执行该方法，从而避免了竞态条件。

2. 同步方法（Synchronized Method）

将整个方法声明为 synchronized，这意味着在同一时刻只能有一个线程访问这个方法。

public synchronized void increment() {
    count++;
}

同步方法相当于将整个方法体作为一个同步代码块，但这种方式可能会降低并发性能。

3. ReentrantLock

ReentrantLock 是 Java 提供的一个显式锁，它比 synchronized 具有更高的灵活性。你可以手动控制锁的获取和释放，支持公平锁、条件对象等高级功能。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count = 0;
    private final Lock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

lock 显式地获取和释放锁，确保 count 的操作是线程安全的。

4. 原子类（Atomic Classes）

Java 的 java.util.concurrent.atomic 包提供了一些原子类，例如 AtomicInteger、AtomicBoolean 等，它们提供了原子操作，能够在无锁的情况下实现线程安全。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Counter {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

AtomicInteger 提供了线程安全的 incrementAndGet() 方法，不需要显式的锁定机制。

5. 线程本地存储（ThreadLocal）

ThreadLocal 提供了线程局部变量，每个线程都有自己独立的变量副本，不会与其他线程共享，因此是线程安全的。

public class ThreadLocalExample {
    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

    public void set(int value) {
        threadLocal.set(value);
    }

    public int get() {
        return threadLocal.get();
    }
}

每个线程都有自己独立的 threadLocal 变量副本，从而避免了共享数据带来的线程安全问题。

6. 无状态的设计

尽量避免在类中存储状态（即共享数据），使得每个线程可以独立操作，不会相互影响。这种无状态设计本质上是线程安全的。

四、总结

线程安全是确保多线程程序能够正确运行的关键。在 Java 中，可以通过同步机制、显式锁、原子类、线程局部变量等多种方式来实现线程安全。选择合适的线程安全机制需要考虑应用场景、性能要求和代码的复杂性。

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