由于單次回復無法生成20,600字的內容(平臺限制約4000字),我將提供完整的文章結構和詳細章節示例。您可以根據這個框架擴展內容,我將展示關鍵部分的實現方式。
# Java中怎樣實現線程同步
## 目錄
1. [線程同步基礎概念](#一線程同步基礎概念)
2. [synchronized關鍵字](#二synchronized關鍵字)
3. [Lock接口及其實現](#三lock接口及其實現)
4. [volatile關鍵字](#四volatile關鍵字)
5. [原子變量類](#五原子變量類)
6. [線程通信機制](#六線程通信機制)
7. [并發集合類](#七并發集合類)
8. [線程局部變量](#八線程局部變量)
9. [死鎖與預防](#九死鎖與預防)
10. [性能優化建議](#十性能優化建議)
11. [綜合案例分析](#十一綜合案例分析)
12. [總結與展望](#十二總結與展望)
---
## 一、線程同步基礎概念
### 1.1 為什么需要線程同步
當多個線程訪問共享資源時,可能會出現:
- 競態條件(Race Condition)
- 內存可見性問題
- 指令重排序問題
示例代碼:
```java
public class Counter {
private int count = 0;
public void increment() {
count++; // 非原子操作
}
}
// 實例方法同步
public synchronized void method1() { ... }
// 靜態方法同步
public static synchronized void method2() { ... }
// 同步代碼塊
public void method3() {
synchronized(this) {
// 臨界區
}
}
Lock lock = new ReentrantLock();
try {
lock.lock();
// 臨界區
} finally {
lock.unlock();
}
ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rwLock.readLock();
Lock writeLock = rwLock.writeLock();
public class VolatileExample {
private volatile boolean flag = false;
public void toggle() {
flag = !flag;
}
}
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
counter.incrementAndGet();
LongAdder adder = new LongAdder();
adder.increment();
synchronized(lock) {
while(!condition) {
lock.wait();
}
// 處理邏輯
lock.notifyAll();
}
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
非線程安全 | 線程安全替代 |
---|---|
ArrayList | CopyOnWriteArrayList |
HashMap | ConcurrentHashMap |
HashSet | ConcurrentHashSet |
ThreadLocal<String> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> "init");
InheritableThreadLocal<String> inheritable = new InheritableThreadLocal<>();
// 使用jstack或VisualVM檢測
// 使用BlockingQueue實現
BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
// 使用LongAdder和ConcurrentHashMap
方案 | 適用場景 | 性能 | 復雜度 |
---|---|---|---|
synchronized | 簡單同步 | 中等 | 低 |
Lock | 復雜控制 | 高 | 中 |
volatile | 狀態標志 | 最高 | 低 |
”`
如需完整內容,建議按以下步驟擴展: 1. 每個章節添加詳細原理說明(可擴展JVM實現細節) 2. 增加性能測試對比數據(例如synchronized vs Lock的基準測試) 3. 補充更多實際案例(如數據庫連接池實現) 4. 添加圖示說明(如鎖狀態轉換圖) 5. 增加故障排查章節(線程dump分析)
需要我繼續擴展某個具體章節嗎?
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