Java同步框架API：你真的了解它吗？

Java是一个非常流行的编程语言，它的强大之处在于它提供了许多非常有用的api，其中包括同步框架API。同步是指多个线程在共享相同资源时需要互相协调和同步，以避免出现竞争条件和数据不一致等问题。在Java中，同步框架API提供了一些有用的工具和类来帮助开发人员管理线程同步。

1. synchronized关键字

synchronized关键字是Java中最基本的同步机制。它可以用于方法和代码块。当synchronized关键字用于方法时，它将锁定整个方法，以确保在一个时间只有一个线程可以执行该方法。当synchronized关键字用于代码块时，它将锁定代码块，以确保在一个时间只有一个线程可以执行该代码块。

示例代码：

public class SyncExample {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public void doWork() {
        synchronized(this) {
            for(int i=0; i<10000; i++) {
                increment();
            }
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在上面的示例中，increment()方法和doWork()方法都使用了synchronized关键字。increment()方法锁定整个方法，以确保在一个时间只有一个线程可以执行该方法。doWork()方法使用了一个synchronized代码块，以确保在一个时间只有一个线程可以执行该代码块。

2. ReentrantLock类

ReentrantLock是Java中一个很有用的同步类，它提供了比synchronized更高级的同步机制。与synchronized不同，ReentrantLock可以让一个线程获取多次锁，并且可以在获取锁时设置超时时间。

示例代码：

public class LockExample {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private int count = 0;

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void doWork() {
        lock.lock();
        try {
            for(int i=0; i<10000; i++) {
                increment();
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在上面的示例中，LockExample类使用了ReentrantLock类来实现同步。increment()方法和doWork()方法都通过调用lock()方法获取锁，并在执行完之后通过调用unlock()方法释放锁。

3. CountDownLatch类

CountDownLatch是Java中的一个同步类，它可以让一个线程等待多个线程完成某个任务后再继续执行。CountDownLatch类在初始化时会指定一个计数器，每次调用countDown()方法都会将计数器减1，当计数器减到0时，await()方法将会返回。

示例代码：

public class CountDownLatchExample {
    private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

    public void doWork() {
        new Thread(() -> {
            // do some work
            latch.countDown();
        }).start();

        new Thread(() -> {
            // do some work
            latch.countDown();
        }).start();

        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // continue with the main thread
    }
}

在上面的示例中，CountDownLatchExample类使用了CountDownLatch类来实现同步。在doWork()方法中，我们创建了两个线程来执行某些任务，并在每个线程完成任务后调用countDown()方法来减少计数器。最后，我们在await()方法中等待计数器减到0时再继续执行。

4. CyclicBarrier类

CyclicBarrier是Java中的一个同步类，它可以让多个线程在指定的屏障处等待，并在所有线程都到达屏障时继续执行。CyclicBarrier类在初始化时会指定一个计数器和一个屏障动作，每次调用await()方法都会将计数器减1，当计数器减到0时，所有线程都会继续执行，并执行指定的屏障动作。

示例代码：

public class CyclicBarrierExample {
    private CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2, () -> {
        // do some work
    });

    public void doWork() {
        new Thread(() -> {
            // do some work
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            // do some work
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

在上面的示例中，CyclicBarrierExample类使用了CyclicBarrier类来实现同步。在doWork()方法中，我们创建了两个线程来执行某些任务，并在每个线程完成任务后调用await()方法来等待其他线程到达屏障。当所有线程都到达屏障时，我们执行了指定的屏障动作。

总结

在本文中，我们介绍了Java同步框架API，包括synchronized关键字、ReentrantLock类、CountDownLatch类和CyclicBarrier类。这些工具和类可以帮助开发人员更好地管理线程同步，避免出现竞争条件和数据不一致等问题。我们还提供了一些示例代码来演示如何使用这些工具和类。希望这篇文章能够帮助你更好地了解Java同步框架API。