1 多線程下爲什麼會存在線程安全問題
線程的合理使用能夠提升程序的處理性能，一是能夠利用多核 CPU 來實現線程的並行執行，二是線程的異步化執行能夠提高系統的吞吐量。
雖然線程有這些優點，但同時也帶來了很多問題。比如說：
1.1 共享變量帶來的安全性問題
先來看個圖：
一個變量 i ，如果線程 A 或者線程 B 單獨訪問並且修改變量 i 的值沒有任何問題，那如果並行的修改變量 i ，那就會有安全性問題。
然後用代碼來模擬一下這種場景，爲了更好的看到效果，我用100個線程：
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("運行結果" + i); } }
輸出結果：
88
這個輸出結果是不固定的，第一次可能是 88 ，第二次可能是 87 ，這個結果就和我們預期的結果不一致(預期結果是100)，所以一個對象是否是線程安全的，取決於它是否會被多個線程訪問，以及程序中是如何去使用這個對象的。如果 多個線程訪問同一個共享對象，在不需額外的同步以及調用端代碼不用做其他協調的情況下，這個共享對象的狀態 依然是正確的(正確性意味着這個對象的結果與我們預期 規定的結果保持一致)，那說明這個對象是線程安全的。
對於線程安全性，本質上是管理對於數據狀態的訪問，而且這個這個狀態通常是共享的、可變的。共享：是指這個 數據變量可以被多個線程訪問;可變：指這個變量的值在 它的生命週期內是可以改變的。
2.如何保證線程並行的數據安全性-Synchroinzed
針對上面那種情況，我們該如何解決這種問題呢?首先想到的就是加鎖，並且這種鎖必須是互斥的。比如上面的圖片的例子，如果線程A在修改 i 的值時，線程 B 就不能去修改 i 的值。也就是說並行去修改共享變量的值會有線程安全性問題，那麼我們不讓你並行，不就解決了這個問題嘛。所以java提供了 Synchroinzed 關鍵字。
2.1 Synchroinzed 的基本認識
Synchroinzed 很早就有了，只是之前是重量級鎖，所以很好有人使用。在 javaSE 1.6 對Synchroinzed進行了優化引入了偏向鎖和輕量級鎖。所以在併發量不高的情況還是推薦使用 Synchroinzed 來加鎖。爲什麼是併發量不高的情況推薦使用，因爲併發量高的情況 Synchroinzed 會升級爲重量級鎖。
2.2 Synchroinzed 的三種加鎖方式
- 修飾實例方法，鎖是當前實例對象 ，進入同步代碼前要獲得當前實例的鎖
- 修飾靜態方法，鎖是當前類的class對象 ，進入同步代碼前要獲得當前類對象的鎖
- 修飾代碼塊，鎖是括號裏面的對象，對給定對象加鎖，進入同步代碼庫前要獲得給定對象的鎖。
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看下簡單的代碼
public class SynchroinzedDemo { /** * 對靜態方法加鎖 */ public static synchronized void test(){} /** * 對實例方法加鎖 */ public synchronized void test1(){} /** * 對代碼塊加鎖 */ public void test2(){ synchronized(this){} } }
然後我們將上面的例子實現 synchronized 加鎖：
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("運行結果" + i); } }
運行結果：
運行結果100
完美的解決共享變量並行修改帶來的線程安全問題。