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學習篇：關於Java中的同步

php是最好的语言原創: 2018-08-09 16:48:442074瀏覽

在我們平常的開發工作中，或多或少的都能接觸到多執行緒程式設計或一些並發問題，隨著作業系統和系統硬體的升級，並發程式設計被越來越多的運用到我們的在開發中，我們使用多執行緒的最初的想法是能夠更大程度的利用系統資源，但是我們在使用多執行緒的時候，也會有一些問題的存在，我們先來看一段程式碼。

    private static int i = 0;

    private static void increse(){
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread[] threads = new Thread[20];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++){
            threads[i] = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 10000; j++){
                        increse();
                    }
                }
            });
            threads[i].start();
        }
        
        while (Thread.activeCount() > 1){
            Thread.yield();
        }
        
        System.out.println(i);
    }

首先看看這段程式碼是沒有問題的，但是如果在多線程的環境中，這段程式碼運行的結果基本上是都不一樣的，這裡是開啟20個線程，然後每一個執行緒呼叫increse()方法對變數i進行一個賦值操作，預期的一個輸出應該是200000，但是為什麼每一次的輸出都不太一樣呢？原因就在於這個地方i ，這裡就是產生並發問題的根本原因，那看起來很簡單的一個i 為什麼會有這種問題？這裡就簡單的從java記憶體模型(JMM)來了解一下，首先JMM規定，每一個執行緒運行時都會有一個工作內存，然後變數i是儲存在主記憶體的，每次執行緒在計算資料的時候都要去主記憶體中取得目前變數的值，那麼簡單的來說，就是一個執行緒將變數i計算出結果後，還沒有將這個數據刷新到主內存，在這個時候，其他的線程已經獲取到了原來的值，換句話說，本線程中獲取到的數據是否是最新的，這個是不知道的。但這只是從JMM角度來簡單的說一下，i 這個看似簡單的操作其實包含了三個操作，取得i的值，對i進行自增，然後對i進行賦值。就是在這幾個操作中，其他的執行緒會有很多的時間來做很多的事情，那有人會問，是不是將這個i 操作同步就可以了？是的，那該如何同步呢？

有人說用volatile來修飾變數i不就可以了麼？是的，java中volatile這個關鍵字確實是提供了一個同步的功能，但是為什麼在這裡修改一下還是沒有效果呢？原因就在於如果一個變數用volatile修飾之後，只是會讓其他的執行緒立即能夠知道目前變數的值是多少，這裡就叫做可見性，但是還是解決不了i 這幾個操作的問題，那如何處理，又有人提出用synchronized這個關鍵字，不得不承認，這個關鍵字確實很強大，是能夠解決這個問題，那我們有沒有考慮過這個為什麼可以解決這個問題，是如何解決的，那還是簡單的說一下，首先synchronized是屬於JVM級別的，有這個關鍵字的方法或者代碼塊，最後會被解釋成 monitorenter和monitorexit指令，這兩個字節碼都明確需要一個reference類型的參數來指出要鎖定或解鎖的對象，像這樣：

public synchronized String f(){
    //code
}

synchronized(object){
    //code
}

看到這裡，我們應該可以明白synchronized為什麼可以解決上面程式的問題，但是我們也應該要明確一個概念就是原子性，換句話說，就是我們在處理一些多線程的問題的時候，應該確保一些共享數據的操作是原子性的，這樣才能保證正確性，看到這裡，相信你也有了一個大概的理解，那我們來總結一下，在處理多線程的問題的時候，哪些點是值得注意的，可見性，原子性，有序性，這幾個點是保證多線程能夠正確的一個前提條件，至於什麼是有序性，這裡涉及到記憶體指令的重排序，不在討論範圍內，以後再來討論。

這裡還要指出一個問題，就是是否我們在處理多線程問題的時候，一定要同步，或者說一定要加鎖，這個也不是一定的，之前網上有一個說笑的方式，就是我們在處理多線程的問題的時候，有時候就會發現，程式碼又被寫成了單線程，當然這只是一個玩笑，但是這裡我們也能看出來，是不是單線程的程式就不會有這些問題？答案是肯定的，因為單執行緒不存在資源競爭的問題，也就不需要再討論了。

那我們什麼時候需要使用同步，什麼時候又不需要呢？我們來看一段程式碼

    public String f(String s1, String s2, String s3){
        return s1 + s2 +s3;
    }

這是一個字串拼接的一個方法，我們來反編譯看一下，這裡JVM到底是怎麼做的？

學習篇：關於Java中的同步

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