Java架构师在提升技能时,必须掌握并发编程这一核心领域。并发编程涉及到多个线程同时访问和修改共享资源,因此确保线程安全至关重要。线程安全的类或方法能够保证在多线程环境下正确地执行,避免数据不一致和竞态条件。
`synchronized`关键字是Java中用于实现线程同步的关键工具,它可以在对象或方法上加锁,以确保同一时间只有一个线程可以执行特定代码段。加锁的代码被称为互斥区或临界区。线程在尝试执行`synchronized`方法时,需要获取锁,如果未获取到则会持续尝试,直到获得锁。对于静态方法,`synchronized`锁定的是类级别的锁。
多线程下可能需要使用多个锁,每个线程持有不同的锁,以确保各自的操作不冲突。同步(`synchronized`)和异步(`asynchronized`)主要区别在于对共享资源的访问控制。同步保证了线程安全,包括原子性和可见性,而异步则允许线程独立执行,不受其他线程影响。
脏读是指在未正确同步的情况下,一个线程读取到了另一个线程未完成更新的数据,可能导致业务逻辑错误。为避免这种情况,我们需要在setter和getter等关键操作上同时使用`synchronized`关键字,以保证业务逻辑的原子性。
`synchronized`具有锁重入特性,意味着线程可以再次获得已经持有的锁,这是为了支持复杂的同步结构。异常的处理也很重要,因为异常会导致锁的自动释放,如果不正确处理,可能会引发错误的业务逻辑。
在某些场景下,使用`synchronized`代码块而非整个方法可以减少锁的持有时间,提高效率。需要注意的是,不要使用字符串常量作为锁,否则可能导致死锁。
锁对象的改变可能导致原有的同步效果失效,因此在设计时要考虑对象的不变性,确保同步的正确性。如果需要更细粒度的控制,可以使用`volatile`关键字,它确保了变量在多个线程间的可见性,但不保证原子性。
`volatile`关键字可以防止工作内存中的旧值被使用,确保线程总是从主内存中读取最新值。然而,`volatile`并不提供同步性,对于需要原子性的操作,应该使用`Atomic`类,如`AtomicInteger`,它们提供了原子性操作,但不保证多线程间的原子性。
多线程通信通过`wait()`和`notify()`方法实现,这两个方法用于线程间的协调和唤醒,使得线程间能有效地交互,提高CPU的利用率。理解和熟练运用这些并发编程概念是Java架构师必备的技能,它们将帮助构建高效、可靠的多线程应用。