转载

| Just Do Java

之前我讲了关于线程基础方面的相关知识，本篇文章将会带着大家来学习下线程安全相关的知识。

1.多线程下为什么会存在线程安全问题

线程的合理使用能够提升程序的处理性能，一是能够利用多核 CPU 来实现线程的并行执行，二是线程的异步化执行能够提高系统的吞吐量。

虽然线程有这些优点，但同时也带来了很多问题。比如说：

共享变量带来的安全性问题

先来看个图：

| Just Do Java

一个变量 i ，如果线程 A 或者线程 B 单独访问并且修改变量 i 的值没有任何问题，那如果并行的修改变量 i ，那就会有安全性问题。

然后用代码来模拟一下这种场景，为了更好的看到效果，我用100个线程：

public class ThreadDemo1 {

    private static int i = 0;

    public static void inc() {
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> ThreadDemo1.inc()).start();
        }
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("运行结果" + i);
    }
}

输出结果：

这个输出结果是不固定的，第一次可能是 88 ，第二次可能是 87 ，这个结果就和我们预期的结果不一致（预期结果是100），所以一个对象是否是线程安全的，取决于它是否会被多个线程访问，以及程序中是如何去使用这个对象的。如果多个线程访问同一个共享对象，在不需额外的同步以及调用端代码不用做其他协调的情况下，这个共享对象的状态依然是正确的（正确性意味着这个对象的结果与我们预期规定的结果保持一致），那说明这个对象是线程安全的。

对于线程安全性，本质上是管理对于数据状态的访问，而且这个这个状态通常是共享的、可变的。共享：是指这个数据变量可以被多个线程访问；可变：指这个变量的值在它的生命周期内是可以改变的。

2.如何保证线程并行的数据安全性-Synchroinzed

针对上面那种情况，我们该如何解决这种问题呢？首先想到的就是加锁，并且这种锁必须是互斥的。比如上面的图片的例子，如果线程A在修改 i 的值时，线程 B 就不能去修改 i 的值。也就是说并行去修改共享变量的值会有线程安全性问题，那么我们不让你并行，不就解决了这个问题嘛。所以java提供了 Synchroinzed 关键字。

2.1 Synchroinzed 的基本认识

Synchroinzed 很早就有了，只是之前是重量级锁，所以很好有人使用。在 javaSE 1.6 对Synchroinzed进行了优化引入了偏向锁和轻量级锁。所以在并发量不高的情况还是推荐使用 Synchroinzed 来加锁。为什么是并发量不高的情况推荐使用，因为并发量高的情况 Synchroinzed 会升级为重量级锁。

2.2 Synchroinzed 的三种加锁方式

修饰实例方法，锁是当前实例对象，进入同步代码前要获得当前实例的锁
修饰静态方法，锁是当前类的class对象，进入同步代码前要获得当前类对象的锁
修饰代码块，锁是括号里面的对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

看下简单的代码

public class SynchroinzedDemo {

    /**
     * 对静态方法加锁
     */
    public static synchronized void test(){}
    /**
     * 对实例方法加锁
     */
    public synchronized void test1(){}
    /**
     * 对代码块加锁
     */
    public void test2(){
        synchronized(this){}
    }
}

然后我们将上面的例子实现 synchronized 加锁：

public class ThreadDemo1 {

    private static int i = 0;

    public static void inc() {
        synchronized (ThreadDemo1.class){
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            i++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> ThreadDemo1.inc()).start();
        }
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("运行结果" + i);
    }
}

运行结果：