谈谈Java线程同步原理

简介: 【5月更文挑战第24天】Java 线程同步的原理主要基于两个核心概念:互斥(Mutual Exclusion)和可见性(Visibility)。

Java 线程同步的原理主要基于两个核心概念:互斥(Mutual Exclusion)和可见性(Visibility)。互斥保证在同一时刻只有一个线程可以访问代码的临界区(critical section),而可见性保证一个线程对共享变量的修改能够及时地被其他线程看到。Java 提供了多种机制来实现线程同步,如 synchronized 关键字、volatile 关键字、锁(Locks)等。

1. synchronized

当一个线程访问某对象的 synchronized 方法或同步代码块时,这个线程获得了该对象的锁。在该线程持有锁期间,其他任何线程都无法访问这个对象的任意 synchronized 方法或代码块。一旦持锁线程释放了锁(即离开了同步方法或代码块),其他线程就可以获得锁并访问同步的代码。

原理

  • 锁的概念:Java 中的每个对象都有一个内部锁(monitor)。当通过 synchronized 关键字来同步方法或代码块时,就是通过请求这个内部锁来提供互斥访问的。
  • 锁的获取和释放
  • 当进入一个同步方法或代码块时,线程尝试获取对象的锁。如果锁没有被其他线程持有,那么该线程获得锁并进入方法或代码块。
  • 当线程离开同步方法或代码块时,它会释放锁,允许其他线程获取锁。

2. volatile

volatile 关键字用于声明 Java 变量,可以保证该变量对所有线程的可见性。当一个变量被声明为 volatile 后,线程对这个变量的读写都会直接操作在主内存中,而不是线程本地内存。

原理

  • 内存可见性volatile 保证了不同线程对共享变量操作的可见性。使用 volatile 关键字标记的变量,会强制所有线程都从主内存中读取该变量的值,而不是从线程工作内存中读取。
  • 禁止指令重排序:在 volatile 变量前后的代码不会进行重排序。这个特性可以用于保证在某些情况下的有序性。

3. 锁(Locks)

Java 从 JDK 1.5 开始,提供了 java.util.concurrent.locks 包,其中包含了一系列的锁实现,如 ReentrantLock。这些锁提供比 synchronized 更丰富的功能,例如尝试非阻塞获取锁(tryLock)、可中断的锁获取等。

原理

  • 显式锁:与 synchronized 自动管理锁不同,Lock 接口允许更灵活的锁操作。它需要手动地获取和释放锁,给予了开发者更大的控制空间。
  • 可中断:锁等待(如 lockInterruptibly())可以响应中断,这一点 synchronized 块无法做到。
  • 尝试锁定tryLock() 方法尝试获取锁,如果锁不可用,该方法会立即返回,不会使线程阻塞。

总结

Java 线程同步的核心在于控制对共享资源的并发访问,以保证线程安全。通过使用 synchronizedvolatileLocks 等机制,Java 提供了多种方式来实现线程之间的同步。每种机制都有其适用场景,理解它们的工作原理有助于更好地选择合适的同步策略。

相关文章
|
2天前
|
缓存 小程序 前端开发
Java服务器端技术探秘:Servlet与JSP的核心原理
【6月更文挑战第23天】Java Web开发中的Servlet和JSP详解:Servlet是服务器端的Java小程序,处理HTTP请求并响应。生命周期含初始化、服务和销毁。创建Servlet示例代码展示了`doGet()`方法的覆盖。JSP则侧重视图,动态HTML生成,通过JSP脚本元素、声明和表达式嵌入Java代码。Servlet常作为控制器,JSP处理视图,遵循MVC模式。优化策略涉及缓存、分页和安全措施。这些技术是Java服务器端开发的基础。
|
2天前
|
搜索推荐 Java 数据库连接
探索Java Web开发:Servlet与JSP的协同工作原理
【6月更文挑战第23天】Java Web开发中,Servlet和JSP协同打造动态网站。Servlet是服务器端的Java程序,处理HTTP请求并执行复杂逻辑;JSP则结合HTML和Java,生成动态内容。Servlet通过`doGet()`等方法响应请求,JSP在首次请求时编译成Servlet。两者常搭配使用,Servlet处理业务,JSP专注展示,通过`RequestDispatcher`转发实现数据渲染。这种组合是Java Web应用的基础,即使新技术涌现,其价值仍然重要,为开发者提供了强大的工具集。
|
16小时前
|
存储 安全 Java
Java中的线程安全与同步技术
Java中的线程安全与同步技术
|
17小时前
|
Java
java线程之信号同步
java线程之信号同步
7 0
|
1天前
|
Java 编译器
Java中4种代码块:普通代码块,静态代码块,同步代码块,构造代码块
Java中4种代码块:普通代码块,静态代码块,同步代码块,构造代码块
|
1天前
|
存储 前端开发 Java
Java 代码执行的原理解读
Java 代码执行的原理解读
|
1天前
|
存储 Java 关系型数据库
高效连接之道:Java连接池原理与最佳实践
【6月更文挑战第24天】Java连接池优化数据库交互,减少资源消耗。原理:预创建连接池,应用程序按需获取和释放连接。最佳实践:选用HikariCP,配置连接参数,如最大连接数、超时时间。通过`getConnection()`获取连接,用完后`close()`归还。应用连接池提升性能和稳定性。
|
1天前
|
SQL Java 关系型数据库
Java与数据库连接技术JDBC关键核心之PreparedStatement以及SQL注入演示解决和原理
Java与数据库连接技术JDBC关键核心之PreparedStatement以及SQL注入演示解决和原理
6 0
|
1天前
|
存储 Java
Java 五种内部类演示及底层原理详解
Java 五种内部类演示及底层原理详解
5 0
|
2天前
|
存储 Java
Java并发编程 Synchronized原理
Java并发编程 Synchronized原理