java线程同步

最近在写一个sever的项目程序，多线程访问那是自然的，为了不出现线程安全的问题，重新看了一下线程同步的相关知识， 
做个笔记。 

1. 为什么需要线程同步 
   线程同步，顾名思义，是要在多个线程并发访问的才需要考虑的问题。因此，如果一个对象在下列情况下使用，则不要 
考虑同步处理： 
  （1） 对象被限制在一个线程中，其他线程都不会使用到； 
  （2） 对象被限制在栈中，简单来说，就是一个对象被局限了一个方法之内，在方法之外的任何地方都不能使用此对象； 
  （3） 将对象放到ThreadLocal中，这个效果类似于（1）的情况。 
  
   那么多线程访问一个对象的时候，在什么情况下需要线程安全问题呢？ 
  （1） 原子性问题：对象存在状态（可以理解为存在实例变量），且对这些状态的操作需要原子性的完成。例如，一个计数器的类Counter： 

public class Counter {

    private int counter;

    public int getCounter() {
        return counter;
    }

    public void setCounter() {
        counter++;
    }
}

如果同时有多个线程同时调用Counter的setCounter方法，那么，会导致计数器的值counter不正确，这里的counter++不要只看到 
只是一句代码，然而在执行时，是分几个步骤的进行的。 
  （2） 可见性问题：在counter类，如果一个线程调用setCounter方法，假如counter的值已经变为了1，但是另一个线程调用getCounter方法 
时，得到的counter的值不一定是1，有可能是0，也可能是1，这就是可见性问题。 

   针对这里的Counter类而言，解决原子性和可见性问题，只需要简单的将getCounter和setCounter类标记为同步方法就可以了（即使用对象锁）。 

public class Counter {

    private int counter;

    public synchronized int getCounter() {
        return counter;
    }

    public synchronized void setCounter() {
        counter++;
    }
}

小结：由于原子性和可见性的问题，在使用多个线程时访问一个对象的状态变量时，需要使用线程同步。

2. 与线程安全的一些关键字volatile，final，static 

（1）volatile：这个关键字可以起到确保一个变量对其他线程而言是可见的，解决可见性问题。如将Counter类进行如下修改，不存在原子性问题，但存在可见性问题： 

public class Counter {

    private int counter;

    public synchronized int getCounter() {
        return counter;
    }

    public synchronized void setCounter(int counter) {
        this.counter = counter;
    }
}

例如，如果其他线程调用了setCounter方法对counter的值进行了修改为5，之后其他线程调用getCounter方法获取counter的值，并不一定会获取到5。但是若将counter的声明加上volatile的关键字，则可解决可见性问题，就是可确保一个线程可以看到另一个线程对状态的改变。 

public class Counter {

    private volatile int counter;

    public int getCounter() {
        return counter;
    }

    public void setCounter(int counter) {
        this.counter = counter;
    }
}

(2) final关键字：这个关键字主要用于辅助创建不可变状态，如果对象已经被正确的构建了（其实对象如何被正确构建，这是一个复杂的主题，简单来说，不要在构造函数中暴露this给其他线程使用），那么final修饰的关键字值是对所有的其他线程都是可见的，同时一个对象的状态是不会变化的，因此在多个线程中使用此对象也是线程安全的。 

public class Counter {

    private final int counter;

    public Counter() {
        this.counter = 5;
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }
}

（3）static关键字，static修饰的变量或初始化代码块中的变量，可以保证到初始化结束的这一个步骤之前的操作状态，对其他线程是可见的，但是，若对象的状态是会变化的，那么也需要进行同步。