1、原子性


我们都知道,原子一般都是不可分割的。在多线程环境中,如果能确保一个类中的所有操作都是原子性的,那么这个类肯定是线程安全的。比如,我们前面的那个计数器例子,value++是一个复合操作,它涉及到3个步骤:读取--修改--写入,首先要将值从寄存器读到内存中,然后进行修改,修改完毕再写回寄存器。这里存在一个竞争条件:必须基于之前的那个值,然后递增,如果前面的那个值已经失效了,那么肯定就有问题。


解决这个问题的一个办法是:将复合操作变为原子性。JDK 5.0以后已经添加了原子性的相关类,我们可以使用JDK提供的原子类解决这个问题,如:


publicclass Counter {


   private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);


   publicint getNext(){

       return value.incrementAndGet();

   }


}


在实际情况中,尽可能的使用现有的线程安全类(如AtomicInteger)来管理类的状态。



2、加锁


原子性在只有一个状态的情况下,可以实现线程安全。但是如果一个类有多个状态的时候,即使把所有的成员变量都声明为原子性的,依然不是线程安全的,这是因为多个状态之间可能会有依赖关系,而原子性只能保证单个状态的线程安全。


当一个类的状态比较多,原子性解决不了的时候,就要使用加锁的机制了。锁本身分为很多种,最常见的就是内置锁,我先介绍一下内置锁的使用,后续再详细介绍其他锁的使用。


在讲到内置锁的时候,不得不提到synchronized关键字。synchronized用来对方法或代码块进行同步,synchronized本质上就是使用锁来进行同步的,这个锁通常是内置锁,当然也可以是其他对象的锁。synchronized有两种使用方法,下面简单介绍一下:


1)同步一个方法


首先要确认修饰的方法是static还是非static。如果是非static方法,那么使用这个对象的内置锁进行同步;如果是static方法,那么使用这个类的Class进行同步。


用synchronized修饰的方法,在进入之前会先获得一个锁,退出后会释放这个锁,在执行过程中其他线程必须等待,直到这个锁被释放掉。


2)同步一个代码块


用synchronized修饰一个用{}括起来的代码块,同时必须指定同步使用的是哪一个锁。由于java所有对象都有一个内置锁,synchronized后面可以跟一个对象,指定你需要在哪个对象上进行同步,如果需要在当前对象上同步,则使用this,比如:


public    class Counter {


   private   int      value;


   public    int     getNext(){


       synchronized (this) {

           return    value++;

      }


   }

}


注意:由于使用synchronized会持有一个锁,因此必须确保synchronized同步的代码尽量少,从而保证运行的效率。如果代码比较多,执行比较耗时,会导致其他线程等待,从而影响到执行效率。


建议尽量不要用synchronized同步方法,除非这个方法本身代码比较少。尽量用synchronized来同步代码块,而且只同步那些需要同步的代码。换句话说,让synchronized同步的代码越少越好。