Java中的线程同步与互斥

在Java中，线程是一种轻量级的子进程，它可以同时执行多个任务。然而，当多个线程同时访问共享资源时，可能会出现问题，如数据不一致或竞争条件。为了解决这些问题，Java提供了线程同步和互斥机制。

线程同步

线程同步是指在多个线程之间协调操作，以确保它们按照期望的顺序和时间进行。Java提供了几种机制实现线程同步：

synchronized关键字

synchronized是Java中最基本的同步机制。它可以用于方法和代码块。当一个线程进入synchronized方法或代码块时，它会获得对象锁，其他线程必须等待锁的释放才能执行。这确保了同一时间只有一个线程可以访问被synchronized修饰的代码。

public synchronized void synchronizedMethod() {
    // 这个方法是线程安全的
    // ...
}

public void nonSynchronizedMethod() {
    synchronized (this) {
        // 这段代码是线程安全的
        // ...
    }
}

synchronized关键字的缺点是它只能保证一个线程执行被修饰的方法或代码块，并不能保证代码的其他部分的线程安全性。

ReentrantLock类

ReentrantLock类是Java中的另一种同步机制。与synchronized不同，它提供了更多的灵活性和额外的功能。使用ReentrantLock时，代码块必须显式地使用lock()方法获得锁，并使用unlock()方法释放锁。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ExampleClass {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void synchronizedMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 这段代码是线程安全的
            // ...
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

ReentrantLock类的优点是它可以尝试获得锁，并在获取失败后等待一段时间，这样可以避免死锁。此外，它还提供了比synchronized更多的同步功能，如条件变量和公平锁。

线程互斥

线程互斥是指当一个线程访问共享资源时，其他线程无法同时进行的机制。Java提供了几种互斥机制：

synchronized关键字

synchronized关键字不仅可以用于线程同步，也可以用于线程互斥。当一个线程获取到对象锁时，其他线程必须等待锁的释放才能进行。

Lock接口

Lock接口是Java中的另一种互斥机制，它是synchronized的替代品。与synchronized相比，Lock接口提供了更多的灵活性和额外的功能。

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ExampleClass {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void synchronizedMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 这段代码是线程互斥的
            // ...
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

Lock接口除了提供与synchronized类似的互斥功能外，还提供了条件变量和可中断锁等高级功能。

结论

在Java中，线程同步和互斥是确保多个线程正确工作的重要机制。可以使用synchronized关键字或Lock接口来实现线程同步和互斥。根据具体的需求和场景，选择合适的机制可确保线程安全和数据一致性。

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