Java多线程实践：共享资源同步问题

原创 ╰+攻爆jí腚メ 2024-11-12 00:36 7阅读 0赞

Java多线程编程中，共享资源同步是一个非常重要的概念。当多个线程访问同一个资源时，如果没有适当的同步机制，可能会导致数据不一致、竞态条件等问题。以下是一些处理共享资源同步问题的常见方法：

###1. synchronized关键字`synchronized`关键字可以用来修饰方法或者代码块，确保同一时间只有一个线程可以执行该段代码。

- **修饰方法**：当一个对象的方法被`synchronized`修饰时，任何时候只有一个线程可以执行该对象的这个方法。
- **修饰代码块**：可以只对访问共享资源的代码块进行同步，减少锁的粒度，提高效率。

```javapublic class Counter {
 private int count =0;

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

public synchronized int getCount() {
 return count;
 }
}
```###2. Lock接口和实现类`java.util.concurrent.locks`包提供了更灵活的锁机制，如`ReentrantLock`。

- **可中断的锁获取**：`ReentrantLock`支持可中断的锁获取，可以在等待锁的过程中响应中断。
- **尝试非阻塞获取锁**：`tryLock()`方法尝试获取锁，如果获取不到则立即返回。
- **超时获取锁**：`tryLock(long timeout, TimeUnit unit)`方法可以设置超时时间。

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

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

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

public int getCount() {
lock.lock();
 try {
 return count;
} finally {
lock.unlock();
 }
 }
}
```###3.原子变量类`java.util.concurrent.atomic`包提供了一组原子变量类，如`AtomicInteger`，它们利用CAS（Compare-And-Swap）操作来保证操作的原子性。

```javaimport java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

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

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

public int getCount() {
 return count.get();
 }
}
```###4.并发集合`java.util.concurrent`包提供了线程安全的并发集合，如`ConcurrentHashMap`，它们内部实现了细粒度的锁或者无锁机制。

```javaimport java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class CounterMap {
 private ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

public void increment(String key) {
map.compute(key, (k, v) -> (v == null) ?1 : v +1);
 }

public int getCount(String key) {
 return map.getOrDefault(key,0);
 }
}
```###5.避免共享状态如果可能，设计无状态的线程或者尽量减少共享状态，这样可以避免同步问题。

###6.线程局部变量使用`ThreadLocal`类为每个线程提供线程局部变量，这些变量对每个线程都是独立的。

```javaimport java.util.concurrent.ThreadLocal;

public class ThreadLocalCounter {
 private static ThreadLocal<Integer> counter = ThreadLocal.withInitial(() ->0);

public void increment() {
 counter.set(counter.get() +1);
 }