线程安全实现的方法
通过实现不变性、可见性、原子性、线程封闭、委托来实现线程安全。
synchronized锁
synchronized是Java的一个关键字，它能够将代码块(方法)锁起来，保证了线程的原子性和可见性。
- 它使用起来是非常简单的，只要在代码块(方法)添加关键字synchronized，即可以实现同步的功能~
public synchronized void test() {
// doSomething
}
synchronized是一种互斥锁
- 一次只能允许一个线程进入被锁住的代码块
synchronized是一种内置锁/监视器锁
- Java中每个对象都有一个内置锁(监视器,也可以理解成锁标记)，而synchronized就是使用对象的内置锁(监视器)来将代码块(方法)锁定的！
synchronized一般用来修饰三种东西：
- 修饰普通方法，synchronized获取对象锁。
- 修饰代码块，synchronized可以获取其他对象的锁
- 修饰静态方法，synchronized获取类锁
Lock锁
lock是一个接口，其中lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的而ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类
- Lock方式来获取锁支持中断、超时不获取、是非阻塞的
- 提高了语义化，哪里加锁，哪里解锁都得写出来
- Lock显式锁可以给我们带来很好的灵活性，但同时我们必须手动释放锁
- 支持Condition条件对象
- 允许多个读线程同时访问共享资源
public class Test {
private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
private Lock lock = new ReentrantLock(); //注意这个地方
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
new Thread(){
public void run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
new Thread(){
public void run() {
test.insert(Thread.currentThread());
};
}.start();
}
public void insert(Thread thread) {
lock.lock();
try {
System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
for(int i=0;i<5;i++) {
arrayList.add(i);
}
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}finally {
System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
lock.unlock();
}
}
}volatile
volatile是Java提供的一种轻量级的同步机制，在并发编程中，它也扮演着比较重要的角色。同synchronized相比（synchronized通常称为重量级锁），volatile更轻量级，相比使用synchronized所带来的庞大开销，倘若能恰当的合理的使用volatile，自然是美事一桩。
为了能比较清晰彻底的理解volatile，我们一步一步来分析。首先来看看如下代码
public class TestVolatile {
boolean status = false;
/**
* 状态切换为true
*/
public void changeStatus(){
status = true;
}
/**
* 若状态为true，则running。
*/
public void run(){
if(status){
System.out.println("running....");
}
}
}
上面这个例子，在多线程环境里，假设线程A执行changeStatus()方法后,线程B运行run()方法，可以保证输出"running....."吗？
答案是NO!
这个结论会让人有些疑惑，可以理解。因为倘若在单线程模型里，先运行changeStatus方法，再执行run方法，自然是可以正确输出"running...."的；但是在多线程模型中，是没法做这种保证的。因为对于共享变量status来说，线程A的修改，对于线程B来讲，是"不可见"的。也就是说，线程B此时可能无法观测到status已被修改为true。那么什么是可见性呢？
所谓可见性，是指当一条线程修改了共享变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知的。很显然，上述的例子中是没有办法做到内存可见性的。
为什么出现这种情况呢，我们需要先了解一下JMM（java内存模型）
java虚拟机有自己的内存模型（Java Memory Model，JMM），JMM可以屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：共享变量存储在主内存(Main Memory)中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory），本地内存保存了被该线程使用到的主内存的副本拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。
大概了解了JMM的简单定义后，问题就很容易理解了，对于普通的共享变量来讲，比如我们上文中的status，线程A将其修改为true这个动作发生在线程A的本地内存中，此时还未同步到主内存中去；而线程B缓存了status的初始值false，此时可能没有观测到status的值被修改了，所以就导致了上述的问题。那么这种共享变量在多线程模型中的不可见性如何解决呢？比较粗暴的方式自然就是加锁，但是此处使用synchronized或者Lock这些方式太重量级了，有点炮打蚊子的意思。比较合理的方式其实就是volatile
volatile具备两种特性，第一就是保证共享变量对所有线程的可见性。将一个共享变量声明为volatile后，会有以下效应：
1.当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的变量强制刷新到主内存中去；
2.这个写会操作会导致其他线程中的缓存无效。
上面的例子只需将status声明为volatile，即可保证在线程A将其修改为true时，线程B可以立刻得知
volatile boolean status = false;- volatile还可以防止重排序(重排序指的就是：程序执行的时候，CPU、编译器可能会对执行顺序做一些调整，导致执行的顺序并不是从上往下的。从而出现了一些意想不到的效果)。而如果声明了volatile，那么CPU、编译器就会知道这个变量是共享的，不会被缓存在寄存器或者其他不可见的地方。
public class TestVolatile {
int a = 1;
boolean status = false;
/**
* 状态切换为true
*/
public void changeStatus(){
a = 2;//1
status = true;//2
}
/**
* 若状态为true，则running。
*/
public void run(){
if(status){//3
int b = a+1;//4
System.out.println(b);
}
}
}假设线程A执行changeStatus后，线程B执行run，我们能保证在4处，b一定等于3么？
答案依然是无法保证！也有可能b仍然为2。上面我们提到过，为了提供程序并行度，编译器和处理器可能会对指令进行重排序，而上例中的1和2由于不存在数据依赖关系，则有可能会被重排序，先执行status=true再执行a=2。而此时线程B会顺利到达4处，而线程A中a=2这个操作还未被执行，所以b=a+1的结果也有可能依然等于2。
使用volatile关键字修饰共享变量便可以禁止这种重排序。若用volatile修饰共享变量，在编译时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序
volatile禁止指令重排序也有一些规则，简单列举一下：
1.当第二个操作是voaltile写时，无论第一个操作是什么，都不能进行重排序
2.当地一个操作是volatile读时，不管第二个操作是什么，都不能进行重排序
3.当第一个操作是volatile写时，第二个操作是volatile读时，不能进行重排序