Java同步框架API：如何避免多线程竞争问题？

在Java多线程编程中，同步是一个必不可少的概念。同步可以保证多个线程按照一定的顺序访问共享资源，避免数据不一致性的问题。Java提供了多种同步框架API，如synchronized、ReentrantLock、Semaphore等，本文将介绍如何使用这些API来避免多线程竞争问题。

一、synchronized关键字

synchronized是Java中最基本的同步机制。使用synchronized可以将一段代码块或者方法声明为同步的，从而保证同一时间只有一个线程可以执行该代码块或方法。下面是一个使用synchronized关键字的例子：

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，increment()方法和getCount()方法都被声明为synchronized，这意味着同一时间只有一个线程可以执行这些方法。这样就避免了多个线程同时访问count变量导致数据不一致的问题。

二、ReentrantLock

除了synchronized关键字外，Java还提供了ReentrantLock类来实现同步。与synchronized不同的是，ReentrantLock提供了更多的高级特性，如可重入、公平性和超时等待等。下面是一个使用ReentrantLock的例子：

public class ReentrantLockExample {
    private int count = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这个例子中，increment()方法和getCount()方法都使用了ReentrantLock来实现同步。lock.lock()获取锁，lock.unlock()释放锁。与synchronized不同的是，ReentrantLock可以实现公平性，避免线程饥饿问题。

三、Semaphore

Semaphore是一种计数信号量，可以用来控制同时访问某个资源的线程个数。Semaphore的构造方法需要传入一个int型整数，表示许可的数量。下面是一个使用Semaphore的例子：

public class SemaphoreExample {
    private int count = 0;
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

    public void increment() throws InterruptedException {
        semaphore.acquire();
        try {
            count++;
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，Semaphore的许可数量为1，即同时只有一个线程可以访问count变量。semaphore.acquire()获取许可，semaphore.release()释放许可。

总结

本文介绍了Java中三种常用的同步框架API：synchronized、ReentrantLock和Semaphore。使用这些API可以避免多线程竞争问题，保证数据的一致性。在实际开发中，应根据具体的场景选择合适的同步机制，避免出现死锁、饥饿等问题。