总结java多线程之互斥与同步解决方案

这里是关于“总结java多线程之互斥与同步解决方案”的完整攻略。

一、什么是互斥与同步

多线程编程中，访问共享资源可能会导致数据不安全或者结果不一致的情况，因此需要保证多个线程对共享资源的访问是互斥的，同时又能达到协同工作的目的。在 Java 多线程中，提供了两种机制来实现这个目的：互斥和同步。

1. 互斥：指当多个线程同时访问共享资源时，只允许其中的一个线程在访问期间执行，其他的线程需要等待，等待时间受操作系统的调度机制控制。
2. 同步：指协调多个线程之间的行为，确保它们按照某种规定的顺序执行，以达到一致的状态。

二、互斥与同步实现方式

下面是 Java 中实现互斥和同步的几种方式：

1. synchronized 关键字

synchronized 是 Java 中最基本的同步机制，它保证代码块在任意时刻只能有一个线程执行。

示例代码：

public class MyThread implements Runnable {
    private int count = 0;
    public synchronized void increase() {//加上同步锁
        count++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            increase();
        }
    }
}

2. ReentrantLock 锁

ReentrantLock 是 JDK1.5 引入的新的互斥锁，相比 synchronized 更加灵活，具有可重入、可中断、定时等特点。

示例代码：

public class MyThread implements Runnable {
    private int count = 0;
    Lock lock = new ReentrantLock();//创建ReentrantLock对象
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            lock.lock();//加锁
            try {
                count++;
            } finally {
                lock.unlock();//释放锁
            }
        }
    }
}

3. volatile 变量

volatile 变量是一种轻量级的同步机制，使用 volatile 修饰变量后，会强制将修改的值立即同步到主内存中，其它线程访问该变量时就会看到最新修改的值。

示例代码：

public class MyThread implements Runnable {
    private volatile int count = 0;//使用volatile修饰变量
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count++;
        }
    }
}

三、总结

通过使用互斥和同步机制，可以有效避免多线程竞态条件下的数据冲突和一致性问题。Java 中常用的实现方式主要是使用 synchronized 关键字、ReentrantLock 锁和 volatile 变量，开发者可以根据实际情况选择合适的方式来保证多线程程序的正确性。

四、示例说明

示例1：使用 synchronized 关键字实现互斥

在示例 1 中，增加 count 的操作是非线程安全的，因为多个线程会同时执行这段代码导致结果不正确。使用 synchronized 关键字可以确保在任意时刻只有一个线程执行增加 count 的代码块，从而避免了多线程竞态条件下的数据冲突问题。

public class MyThread implements Runnable {
    private int count = 0;
    public synchronized void increase() {
        count++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            increase();
        }
    }
}

示例2：使用 ReentrantLock 锁实现互斥

在示例 2 中，使用 ReentrantLock 锁代替 synchronized 关键字实现了互斥。通过 ReentrantLock 的 lock 和 unlock 方法来手动控制线程的互斥访问。

public class MyThread implements Runnable {
    private int count = 0;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            lock.lock();
            try {
                count++;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}