并发编程中JMM、synchronized与volatile的应用示例

资源摘要信息:"tuling-juc-final.zip包含了关于并发编程的代码示例和教学资源。该压缩文件中涉及的关键技术点包括JMM（Java内存模型）、synchronized关键字以及volatile关键字。JMM是Java内存模型的缩写，它定义了共享变量的访问规则，确保了并发编程中的可见性和有序性；synchronized关键字是Java中用于控制线程同步的机制，它可以保证在同一时刻只有一个线程可以执行某个方法或者某个代码块，并且自动处理线程之间的协作问题；volatile关键字则用于变量在多个线程间可见性的问题，保证了被volatile修饰的变量的读写直接从主内存中进行，不会出现使用线程工作内存中副本的情况。通过学习tuling-juc-final.zip中的代码示例，可以加深对Java并发编程的理解，并掌握如何使用这些关键技术点来编写正确的并发程序。" 接下来将详细阐述上述技术点的具体含义及其在并发编程中的应用。 ### Java内存模型（JMM） Java内存模型定义了Java虚拟机（JVM）在多线程环境下如何共享变量以及如何进行线程通信。它规定了所有共享变量都存储于主内存（Main Memory）中，每个线程有自己的工作内存（Working Memory），线程只能直接操作工作内存中的变量，而对主内存中变量的操作需要经过特定的操作。 JMM主要通过以下方式确保线程之间的通信： - **原子性（Atomicity）**：对基本类型变量的读取和赋值是原子操作，但复合操作如i++不是原子操作。 - **可见性（Visibility）**：一个线程对共享变量的修改，其他线程能够立即看到。 - **有序性（Ordering）**：程序代码的执行顺序与指令的顺序一致。 ### synchronized关键字 在Java中，synchronized是一个同步关键字，用于控制多个线程访问共享资源的安全。它有如下两种使用方式： 1. **同步方法**：通过在方法声明前加上synchronized关键字来实现，此时整个方法的访问都是同步的。 2. **同步代码块**：将需要同步的代码放入由synchronized关键字修饰的代码块中，可以指定一个对象作为锁，同步代码块中的代码执行时，该对象作为锁对象。 synchronized保证了每次只有一个线程能执行被锁保护的代码块，从而避免了并发操作的冲突。在方法或代码块执行完毕后，锁将被释放，其他线程可以继续获取锁并执行同步代码块。 ### volatile关键字 volatile是一个轻量级的synchronized，它在多处理器开发中保证共享变量的“可见性”。声明为volatile的变量具有两个特性： 1. **可见性**：任何线程对volatile变量的修改都会立即被其他线程读取到，即每次读取都是直接从主内存中读取，而不是从线程的工作内存中读取。 2. **有序性**：保证volatile变量的写操作不会被编译器重排序到前面的读写操作之后，同时禁止指令重排序优化。 需要注意的是，volatile不保证操作的原子性，即对于volatile变量的复合操作（如i++）依然是不安全的。 ### 应用与实践 在并发编程中，合理地使用JMM、synchronized和volatile可以有效地解决多线程中的数据竞争和条件竞争问题。在实际的代码实现中，需要综合考虑不同场景下的需求和性能因素，选择合适的同步策略。例如： - 当需要对某个对象加锁时，可以选择synchronized关键字，或者使用ReentrantLock等显式锁。 - 当需要保证变量在多线程中的可见性时，可以选择使用volatile关键字。 - 在高并发环境下，应考虑使用并发集合类如ConcurrentHashMap，以及原子操作类如AtomicInteger，来提高并发性能。 通过对并发编程中核心概念的学习与实践，开发者能够编写出更加健壮、高效的多线程程序。tuling-juc-final.zip中的代码示例和教学资源可以帮助程序员深入理解这些概念，并应用于实际开发中，从而提升开发效率和程序质量。