学习篇：关于Java中的同步

在我们平常的开发工作中，或多或少的都能接触到多线程编程或者一些并发问题，随着操作系统和系统硬件的升级，并发编程被越来越多的运用到我们的开发中，我们使用多线程的最初的想法是能够更大程度的利用系统资源，但是我们在使用多线程的时候，也会有一些问题的存在，我们先来看一段代码。

    private static int i = 0;

    private static void increse(){
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread[] threads = new Thread[20];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++){
            threads[i] = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 10000; j++){
                        increse();
                    }
                }
            });
            threads[i].start();
        }
        
        while (Thread.activeCount() > 1){
            Thread.yield();
        }
        
        System.out.println(i);
    }

首先看看这段代码是没有问题的，但是如果在多线程的环境中，这段代码运行的结果基本是都不一样的，这里是开启20个线程，然后每一个线程调用increse()方法对变量i进行一个赋值操作，预期的一个输出应该是200000，但是为什么会每一次的输出都不太一样呢？原因就在于这个地方i++，这里就是产生并发问题的根本原因，那看起来很简单的一个i++为什么会有这种问题？这里就简单的从java内存模型(JMM)来了解一下，首先JMM规定，每一个线程运行时都会有一个工作内存，然后变量i是存储在主内存的，每次线程在计算数据的时候都要去主内存中获取当前变量的值，那么简单的来说，就是一个线程将变量i计算得到结果后，还没有将这个数据刷新到主内存，在这个时候，其他的线程已经获取到了原来的值，换句话说，本线程中获取到的数据是否是最新的，这个是不知道的。但是这只是从JMM角度来简单的说一下，i++这个看似简单的操作其实包含了三个操作，获取i的值，对i进行自增，然后对i进行赋值。就是在这几个操作中，其他的线程会有很多的时间来做很多的事情，那有人会问，是不是将这个i++操作同步就可以了？是的，那该如何同步呢？

有人说用volatile来修饰一下变量i不就可以了么？是的，java中volatile这个关键字确实是提供了一个同步的功能，但是为什么在这里修改一下还是没有效果呢？原因就在于如果一个变量用volatile修饰之后，只是会让其他的线程立即能够知道当前变量的值是多少，这里就叫做可见性，但是还是解决不了i++这几个操作的问题，那如何处理，又有人提出用synchronized这个关键字，不得不承认，这个关键字确实很强大，是能够解决这个问题，那我们有没有考虑过这个为什么可以解决这个问题，是如何解决的，那还是简单的说一下，首先synchronized是属于JVM级别的，有这个关键字的方法或者代码块，最后会被解释成monitorenter和monitorexit指令，这两个字节码都明确需要一个reference类型的参数来指出要锁定或者解锁的对象，像这样：

public synchronized String f(){
    //code
}

synchronized(object){
    //code
}

看到这里，我们应该能明白synchronized为什么可以解决上面程序的问题，但是我们还应该要明确一个概念就是原子性，换句话说，就是我们在处理一些多线程的问题的时候，应该保证一些共享数据的操作是原子性的，这样才能保证正确性，看到这里，相信你也有了一个大概的理解，那我们来总结一下，在处理多线程的问题的时候，哪些点是值得注意的，可见性，原子性，有序性，这几个点是保证多线程能够正确的一个前提条件，至于什么是有序性，这里涉及到内存指令的重排序，不在讨论范围内，以后再来讨论。

这里还要指出一个问题，就是是否我们在处理多线程问题的时候，一定要同步，或者说一定要加锁，这个也不是一定的，之前网上有一个说笑的方式，就是我们在处理多线程的问题的时候，有时候就会发现，代码又被写成了单线程，当然这只是一个玩笑话，但是这里我们也能看出来，是不是单线程的程序就不会有这些问题？答案是肯定的，因为单线程不存在资源竞争的问题，也就不需要再讨论了。

那么我们什么时候需要使用同步，什么时候又不需要呢？我们来看一段代码

    public String f(String s1, String s2, String s3){
        return s1 + s2 +s3;
    }

这是一个字符串拼接的一个方法，我们来反编译看一下，这里JVM到底是怎么做的？

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