java多线程访问原始变量

Java多线程访问原始变量

基础概念

在Java中，原始变量(primitive variables)指的是基本数据类型变量，如int、long、boolean等。当多个线程同时访问和修改同一个原始变量时，会出现线程安全问题。

问题原因

多线程访问原始变量主要存在以下问题：

可见性问题：一个线程对变量的修改可能不会立即对其他线程可见，因为变量可能被缓存在CPU寄存器或缓存中。
原子性问题：对于非原子操作(如i++)，在多线程环境下可能被中断，导致结果不符合预期。

解决方案

1. 使用volatile关键字

private volatile int counter = 0;

优势：

保证变量的可见性
禁止指令重排序
轻量级同步机制

限制：

不保证复合操作的原子性(如i++)

2. 使用synchronized同步块

private int counter = 0;

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

优势：

保证原子性和可见性
简单易用

缺点：

性能开销较大

3. 使用Atomic原子类

private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

public void increment() {
    counter.incrementAndGet();
}

优势：

无锁实现，性能高
保证原子性和可见性
提供丰富的原子操作方法

4. 使用Lock接口

private final Lock lock = new ReentrantLock();
private int counter = 0;

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

优势：

更灵活的锁定机制
可以尝试获取锁、定时获取锁等

应用场景

计数器：如网页访问量统计
状态标志：如线程停止标志
简单共享数据：如配置参数

性能考虑

如果只是读取操作，volatile是最佳选择
如果需要复合操作，Atomic类通常性能最好
synchronized在简单场景下编码最方便
Lock在需要复杂同步控制时最灵活

示例代码

public class ThreadSafeCounter {
    // 使用AtomicInteger实现线程安全计数器
    private AtomicInteger atomicCounter = new AtomicInteger(0);
    
    // 使用volatile实现可见性
    private volatile boolean running = true;
    
    public void increment() {
        atomicCounter.incrementAndGet();
    }
    
    public int getCount() {
        return atomicCounter.get();
    }
    
    public void stop() {
        running = false;
    }
    
    public boolean isRunning() {
        return running;
    }
}

在实际开发中，应根据具体场景选择合适的同步机制，平衡性能需求和线程安全要求。