Java中线程状态+线程安全问题+synchronized的用法详解

下面是Java中线程状态、线程安全问题以及synchronized的用法详解，包含示例说明：

Java中线程状态

Java中的线程状态主要有以下五种：

1. 新建状态（New）：线程对象被创建后，但还没有调用start()方法时，线程处于新建状态。
2. 运行状态（Runnable）：当线程对象调用start()方法后，线程就处于运行状态。在运行状态下，线程会不断地执行run()方法。
3. 阻塞状态（Blocking）：线程进入阻塞状态时，表示线程暂时不能执行。常见的情况有：等待输入输出、调用sleep()方法、调用wait()方法等。
4. 等待状态（Waiting）：线程进入等待状态时，表示线程一直等待某个条件的满足，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法来唤醒线程。
5. 终止状态（Terminated）：线程进入终止状态时，表示线程执行完毕或者出现异常终止。

线程安全问题

在多线程环境下，如果多个线程同时对共享数据进行读写操作，就会引发线程安全问题。常见的线程安全问题有：资源竞争、死锁等。为了避免线程安全问题，我们通常采用以下几种方法：

1. 加锁（synchronized）：对共享数据进行加锁，保证同一时刻只有一个线程可以访问共享数据。
2. 利用CAS操作（Atomic类）：利用CPU提供的CAS指令实现线程安全的操作。
3. 使用线程安全的类库（如ConcurrentHashMap等）：Java中提供了一些线程安全的类库，可以直接使用。

synchronized的用法详解

synchronized是Java中用于实现加锁的关键字，可以修饰代码块和方法。当一个线程进入一个synchronized代码块或方法时，它就会尝试获取对象的锁，如果获取锁成功，就可以执行相应的代码。如果获取锁失败，则该线程会进入阻塞状态，直到其他线程释放该对象的锁。

下面是synchronized的用法示例：

public class SynchronizedDemo {

    private int count = 0;

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

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                demo.addCount();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                demo.addCount();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        // 等待两个线程执行完毕
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Count: " + demo.getCount());
    }

}

在上面的示例中，我们定义了一个SynchronizedDemo类，其中包含了一个count变量和两个线程t1和t2。这两个线程通过调用addCount()方法来对count变量进行累加操作。

由于addCount()方法是synchronized方法，当一个线程进入该方法时，它就会获取该对象的锁。而由于t1和t2对应的是同一个对象，因此它们同一时刻只能有一个线程执行addCount()方法。这样就避免了线程安全问题，保证了累加操作的正确性。

除了修饰方法之外，synchronized还可以修饰代码块，示例代码如下：

public class SynchronizedDemo2 {

    private static int count = 0;

    public static void addCount() {
        synchronized (SynchronizedDemo2.class) {
            count++;
        }
    }

    public static int getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                SynchronizedDemo2.addCount();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                SynchronizedDemo2.addCount();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        // 等待两个线程执行完毕
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Count: " + SynchronizedDemo2.getCount());
    }

}

在上面的示例中，我们定义了一个SynchronizedDemo2类，其中包含了一个静态的count变量和两个线程t1和t2。在addCount()方法中，我们使用了synchronized关键字修饰了代码块，锁对象为SynchronizedDemo2类本身。这样的话，所有对SynchronizedDemo2类的static成员变量的访问都会被限制为同步的。

注：为了保证线程的执行顺序与预期一致，示例代码中使用了join()方法等待线程执行完毕。