预备知识
首先，我们得知道在java中存在三种变量：
- 实例变量 ==》 存在于堆中
- 静态变量 ==》 存在于方法区中
- 局部变量 ==》 存在于栈中
然后，我们得明白，合适会发生高并发不安全
- 条件1：多线程并发。
- 条件2：有共享数据。
- 条件3：共享数据有修改的行为。
具体不安全案例请参考 如下这篇文章：java线程安全问题详解
在上面这篇文章银行取钱案例中，我们解决线程安全问题的方法是加了一个 synchronized 关键字。下面我们就详细介绍一下 synchronized 的三种写法，分别解决什么问题！！！
写法一：修饰代码块
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
ta1.setNum(10);
//共用一个账户对象
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta1);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateNum(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public void updateNum(int n) {
synchronized (this) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
}
System.out.println(getNum());
}
}运行结果
写法二：修饰方法
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
ta1.setNum(10);
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta1);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateNum(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public synchronized void updateNum(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
System.out.println(getNum());
}
}运行结果
总结
可以看到 ，前面这两种写法其实是等价的，什么意思呢？就是当你用 synchronized 修饰共享对象 this 的时候 你就可以吧 synchronized 提到方法前面，但是我们一般不会这么干，因为扩大 synchronized 修饰的代码范围会使代码运行效率降低。
同时，前面两种方法都是为了解决 实例变量 线程安全问题而诞生的，对于静态变量我们怎么处理呢？请看写法三：
写法三：修饰静态方法
package ThreadSafa;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
TestAccount ta1 = new TestAccount();
TestAccount ta2 = new TestAccount();
TestThread t1 = new TestThread(ta1);
TestThread t2 = new TestThread(ta2);
t1.start();
t2.start();
}
}
class TestThread extends Thread {
private TestAccount mAccount;
public TestThread(TestAccount mAccount) {
this.mAccount = mAccount;
}
@Override
public void run() {
mAccount.updateCount(1);
}
}
class TestAccount {
private double num;
public static double count = 10;
public double getNum() {
return num;
}
public void setNum(double num) {
this.num = num;
}
public synchronized void updateNum(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
setNum(getNum() - n);
System.out.println(getNum());
}
public synchronized static void updateCount(int n) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count -= n;
System.out.println(count);
}
}运行结果展示
可以看到，在静态方法上加 synchronized 之后，他锁的是这个类，尽管两个账户对象不一样，但是，加了 synchronized 会保证他们排队执行，也就是保证了线程安全。
synchronized原理
Synchronized是通过对象内部的一个叫做监视器锁（monitor）来实现的。但是监视器锁本质又是依赖于底层的操作系统的互斥锁（Mutex Lock）来实现的。而操作系统实现线程之间的切换这就需要从用户态转换到核心态，这个成本非常高，状态之间的转换需要相对比较长的时间，这就是为什么Synchronized效率低的原因。这种依赖于操作系统互斥锁（Mutex Lock）所实现的锁我们称之为“重量级锁”。
1. monitor锁定过程
当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：
a、如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者。
b、如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1.
c、如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权。
2. synchronized锁
Java SE1.6对Synchronized进行了各种优化之后，它并不那么重了。在不同的场景中引入不同的锁优化。
1.偏向锁：适用于锁没有竞争的情况，假设共享变量只有一个线程访问。如果有其他线程竞争锁，锁则会膨胀成为轻量级锁。
2.轻量级锁：适用于锁有多个线程竞争，但是在一个同步方法块周期中锁不存在竞争，如果在同步周期内有其他线程竞争锁，锁会膨胀为重量级锁。
3.重量级锁：竞争激烈的情况下使用重量级锁。
偏向锁和轻量级锁之所以会在性能上比重量级锁是因为好，本质上是因为偏向锁和轻量级锁仅仅使用了CAS。
3. synchronized锁优化
尽量采用轻量级锁和偏向锁等对Synchronized的优化，但是这两种锁也不是完全没缺点的，比如竞争比较激烈的时候，不但无法提升效率，反而会降低效率，因为多了一个锁升级的过程，这个时候就需要通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。
总结
局部变量 =》 存在于栈中 =》 线程之间不能共享 =》 所以数据永远是安全的
实例变量 =》 存在于堆中 =》 线程之间能共享 =》 采用写法一和写法二保证线程安全
静态变量 =》 存在于方法区 =》 线程之间能共享 =》 采用方写法三保证线程安全
