Java同步框架API：有哪些你不知道的细节？

Java中的同步是多线程编程的重要组成部分，Java的同步框架api提供了多种方式来实现线程同步。但是，在使用同步框架API时，有很多细节需要注意。本文将介绍Java同步框架API中的一些你可能不知道的细节，并通过演示代码来加深理解。

1. synchronized关键字

synchronized关键字是Java最基本的同步机制。当一个方法或代码块被synchronized关键字修饰时，它就成为了一个同步方法或同步代码块。同步方法和同步代码块都会在执行时获取对象的锁，其他线程在获取不到该锁之前会被阻塞。

在使用synchronized关键字时，需要注意以下几点：

• synchronized关键字只能修饰方法、代码块，不能修饰变量。
• 当一个线程获取到对象的锁后，其他线程必须等待该线程释放锁之后才能获取锁。
• synchronized关键字修饰的代码块要尽量小，这样可以减小锁的粒度，提高并发性能。

下面是一个使用synchronized关键字的例子：

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;

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

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，increment()和getCount()方法都被synchronized关键字修饰，这意味着只有一个线程能够同时访问这两个方法。

2. ReentrantLock类

ReentrantLock类是Java提供的另一种同步机制，它提供了更灵活的锁控制。与synchronized关键字不同，ReentrantLock类允许线程获取锁并多次释放锁。

在使用ReentrantLock类时，需要注意以下几点：

• 在使用ReentrantLock类时，需要手动获取和释放锁，这可能会导致死锁等问题。
• ReentrantLock类支持公平锁和非公平锁。公平锁是按照线程请求锁的顺序进行获取锁，而非公平锁则是随机获取锁。
• ReentrantLock类还提供了条件变量（Condition）的支持，可以更灵活地进行线程协作。

下面是一个使用ReentrantLock类的例子：

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

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

    public int getCount() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这个例子中，increment()和getCount()方法使用了ReentrantLock类来进行同步，这样就可以实现更灵活的锁控制。

3. Semaphore类

Semaphore类是Java提供的另一种同步机制，它可以控制同时访问某个资源的线程数。Semaphore类维护了一个许可证（permit）的计数器，线程在访问资源之前必须获取许可证，访问完成后必须释放许可证。

在使用Semaphore类时，需要注意以下几点：

• Semaphore类的许可证计数器可以初始化为任意值，它可以控制同时访问资源的线程数。
• Semaphore类的acquire()方法可以阻塞线程，直到获取到许可证。
• Semaphore类的release()方法可以释放许可证。

下面是一个使用Semaphore类的例子：

public class SemaphoreExample {
    private final Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
    private int count = 0;

    public void increment() throws InterruptedException {
        semaphore.acquire();
        try {
            count++;
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，Semaphore类的许可证计数器被初始化为2，这意味着同时只能有两个线程访问increment()方法。

4. CountDownLatch类

CountDownLatch类是Java提供的另一种同步机制，它可以实现线程之间的协作。CountDownLatch类维护了一个计数器，线程在执行任务之前必须等待计数器为0，执行任务之后必须将计数器减1。

在使用CountDownLatch类时，需要注意以下几点：

• CountDownLatch类的计数器可以初始化为任意值。
• CountDownLatch类的await()方法可以阻塞线程，直到计数器为0。
• CountDownLatch类的countDown()方法可以将计数器减1。

下面是一个使用CountDownLatch类的例子：

public class CountDownLatchExample {
    private final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
    private int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
        latch.countDown();
    }

    public void await() throws InterruptedException {
        latch.await();
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，CountDownLatch类的计数器被初始化为2，这意味着必须有两个线程调用increment()方法之后，await()方法才能返回。

总结

Java同步框架API提供了多种方式来实现线程同步，其中最基本的方式是使用synchronized关键字。除了synchronized关键字，Java还提供了ReentrantLock类、Semaphore类和CountDownLatch类等更灵活的同步机制。在使用同步框架API时，需要注意细节，比如锁的粒度、死锁等问题。通过本文的介绍和演示代码，相信读者已经对Java同步框架API有了更深入的了解。