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线程安全性文章索引
并发编程-03线程安全性之原子性（Atomic包）及原理分析
并发编程-04线程安全性之原子性Atomic包的4种类型详解
并发编程-05线程安全性之原子性【锁之synchronized】
并发编程-06线程安全性之可见性 (synchronized + volatile)
脑图
概述
举个例子：
【多线程场景】假设有个变量a在主内存中的初始值为1，线程A和线程B同时从主内存中获取到了a的值，线程A更新a+1，线程B也更新a+1，经过线程AB更新之后可能a不等于3，而是等于2。因为A和B线程在更新变量a的时候从主内存中拿到的a都是1，而不是等A更新完刷新到主内存后，线程B再从主内存中取a的值去更新a，所以这就是线程不安全的更新操作.
解决办法
- 使用锁 1. 使用synchronized关键字synchronized会保证同一时刻只有一个线程去更新变量. 2、Lock接口 【篇幅原因先不讨论lock，另开篇介绍】。
- 使用JDK1.5开始提供的java.util.concurrent.atomic包，见 并发编程-04线程安全性之原子性Atomic包详解
先简单说下synchronized和lock
-
synchronized 依赖jvm
-
lock 依赖特殊的cpu指令，代码实现，比如ReentranLock
这里我们重点来看下synchronized关键字是如何确保线程安全的原子性的。
原子性synchronized 修饰的4种对象
- 修饰代码块
- 修饰方法
- 修饰静态方法
- 修饰类
修饰代码块
作用范围及作用对象
被修饰的代码被称为同步语句块，作用范围为大括号括起来的代码，作用于调用的对象， 如果是不同的对象，则互不影响
Demo
多线程下 同一对象的调用
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedDemo {
public void test() {
// 修饰代码块 ，谁调用该方法synchronized就对谁起作用 即作用于调用的对象 。 如果是不同的对象，则互不影响
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("修饰代码块 i = {} ",i);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
// 同一个调用对象
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
// 启动两个线程去 【使用同一个对象synchronizedDemo】调用test方法
for (int i = 0; i < 2; i++) {
executorService.execute(() ->{
synchronizedDemo.test();
});
}
// 使用Thread 可以按照下面的方式写
// for (int i = 0; i < 2; i++) {
// new Thread(()-> {
// synchronizedDemo.test2();
// }).start();
// }
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
我们先思考下执行的结果是什么样子的？
上述代码，我们通过线程池，通过循环开启了2个线程去调用含有同步代码块的test方法 , 我们知道 使用synchronized关键字修饰的代码块作用的对象是调用的对象（同一个对象）。 因此这里的两个线程都拥有同一个对象synchronizedDemo的引用，两个线程，我们命名为线程A 线程B。 当线程A调用到了test方法，因为有synchronized关键字的存在，线程B只能等待线程A执行完。 因此A会输出0~9，线程A执行完之后，A释放锁，线程Bh获取到锁后，继续执行。
实际执行结果：
![[图片]](https://img-blog.csdnimg.cn/20190217195008998.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
符合我们分析和预测。
如果我们把 test 方法的synchronized关键字去掉会怎样呢？ 来看下
执行结果
可知，synchronized关键字修饰的代码块，确保了同一调用对象在多线程的情况下的执行顺序。
多线程下不同对象的调用
为了更好地区分，我们给调用方法加个参数
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedDemo {
public void test(String flag) {
// 修饰代码块 ，谁调用该方法synchronized就对谁起作用 即作用于调用的对象 。 如果是不同的对象，则互不影响
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("{} 调用 修饰代码块 i = {} ",flag ,i);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
// 对象 synchronizedDemo
SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
// 对象 synchronizedDemo2
SynchronizedDemo synchronizedDemo2 = new SynchronizedDemo();
// synchronizedDemo 调用 test
executorService.execute(()->{
synchronizedDemo.test("synchronizedDemo");
});
// synchronizedDemo2 调用 test
executorService.execute(()->{
synchronizedDemo2.test("synchronizedDemo2");
});
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
先来猜测下执行结果呢？
两个不同的对象，调用test方法，应该是互不影响的，所以执行顺序是交替执行的。
运行结果：
修饰方法
被修饰的方法称为同步方法，作用的范围是整个方法，作用于调用的对象， 如果是不同的对象，则互不影响
作用范围及作用对象
同 修饰代码块
Demo
增加个方法 test2
// 修饰方法 谁调用该方法synchronized就对谁起作用 即作用于调用的对象 。 如果是不同的对象，则互不影响
public synchronized void test2() {
// 修饰代码块 ，
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("调用 修饰代码块 i = {} ", i);
}
}
多线程下同一个对象的调用
同 修饰代码块
结果：
多线程下不同对象的调用
同 修饰代码块
结果：
通过上面的测试结论可以知道 修饰代码块和修饰方法
如果一个方法内部是一个完整的synchronized代码块，那么效果和synchronized修饰的方法效果是等同的 。
还有一点需要注意的是，如果父类的某个方法是synchronized修饰的，子类再调用该方法时，是不包含synchronized. 因为synchronized不属于方法声明的一部分。 如果子类想使用synchronized的话，需要在方法上显示的声明其方法为synchronized
修饰静态方法
作用范围及作用对象
整个静态方法， 作用于所有对象
Demo
多线程同一个对象的调用
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedStaticMethodDemo {
// 修饰静态方法
public synchronized static void test() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("调用 修饰方法 i = {} ", i);
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
executorService.execute(() ->{
test();
});
}
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
结果：
多线程下不同对象的调用
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedStaticMethodDemo {
// 修饰静态方法
public synchronized static void test() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("调用 修饰方法 i = {} ", i);
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
SynchronizedStaticMethodDemo demo1 = new SynchronizedStaticMethodDemo();
SynchronizedStaticMethodDemo demo2 = new SynchronizedStaticMethodDemo();
// demo1调用
executorService.execute(() ->{
// 其实直接调用test方法即可，这里仅仅是为了演示不同对象调用 静态同步方法
demo1.test();
});
// demo2调用
executorService.execute(() ->{
// 其实直接调用test方法即可，这里仅仅是为了演示不同对象调用 静态同步方法
demo2.test();
});
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
结果：
修饰类
作用范围及作用对象
修饰范围是synchronized括号括起来的部分，作用于所有对象
Demo
多线程下同一对象的调用
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedStaticClassDemo2 {
// 修饰一个类
public void test() {
synchronized (SynchronizedStaticClassDemo2.class) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("调用 修饰方法 i = {} ", i);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
SynchronizedStaticClassDemo2 demo = new SynchronizedStaticClassDemo2();
// demo调用
executorService.execute(() ->{
demo.test();
});
// demo调用
executorService.execute(() ->{
demo.test();
});
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
结果
多线程下不同对象的调用
package com.artisan.example.sync;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SynchronizedStaticClassDemo2 {
// 修饰一个类
public void test() {
synchronized (SynchronizedStaticClassDemo2.class) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
log.info("调用 修饰方法 i = {} ", i);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
SynchronizedStaticClassDemo2 demo1 = new SynchronizedStaticClassDemo2();
SynchronizedStaticClassDemo2 demo2 = new SynchronizedStaticClassDemo2();
// demo1调用
executorService.execute(() ->{
demo1.test();
});
// demo2调用
executorService.execute(() ->{
demo2.test();
});
// 最后 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}
结果
使用Synchronized来保证线程安全
先回顾下 线程不安全的写法
方法一
下面用Synchronized来改造下
我们知道synchronized修饰静态方法，作用的对象是所有对象 ， 因此 仅需要将 静态add方法 修改为同步静态方法即可。
多次运算
方法二
假设 add方法不是静态方法呢？ 我们知道 当synchronized修饰普通方法，只要是同一个对象，也能保证其原子性
假设 add方法为普通方法
改造如下：
多次运行，结果总是10000
原子性的实现方式小结
-
synchronized
不可中断锁，适合不激烈的竞争，可读性较好 -
atomic包
竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好，但只能同步一个值 -
lock
可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态。后面针对lock单独展开。