前言
多线程编程可以极大地提高了效率，但也会带来线程安全问题。比如说多个线程向数据库插入数据，就可能会导致数据库中数据重复。
什么时候会引发线程安全问题
首先我需要了解什么是临界资源？有这样一种资源，在某一时刻只能被一个线程所使用，这种资源可以是各种类型的的资源：一个变量、一个对象、一个文件、一个数据库表等。
举个简单的例子：
现在有两个线程分别从网络上读取数据，然后插入一张数据库表中，要求不能插入重复的数据。那么必然在插入数据的过程中存在两个操作：
1）检查数据库中是否存在该条数据；
2）如果存在，则不插入；如果不存在，则插入到数据库中。假如两个线程分别用thread-a和thread-b表示，某一时刻，thread-a和thread-b都读取到了数据X，那么可能会发生这种情况：thread-a去检查数据库中是否存在数据X，然后thread-b也接着去检查数据库中是否存在数据X，如果数据x不存在，就会导致重复插入。
如何解决线程安全问题
基本上所有的并发模式在解决线程安全问题时，都采用“序列化访问临界资源”的方案，即在同一时刻，只能有一个线程访问临界资源，也称作同步互斥访问。通常来说，是在访问临界资源的代码前面加上一个锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问，即通过加锁实现
synchronized同步方法或者同步块
在了解synchronized关键字的使用方法之前，我们先来看一个概念：互斥锁，顾名思义：能到达到互斥访问目的的锁。举个简单的例子：如果对临界资源加上互斥锁，当一个线程在访问该临界资源时，其他线程便只能等待。 在Java中，每一个对象都拥有一个锁标记（monitor），也称为监视器，多线程同时访问某个对象时，线程只有获取了该对象的锁才能访问。
在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。
下面通过几个简单的例子来说明synchronized关键字的使用：
1.synchronized方法
下面这段代码中两个线程分别调用insertData对象插入数据：
1public class Test {
2 public static void main(String[] args) {
3 final InsertData insertData = new InsertData();
4 new Thread() {
5 public void run() {
6 insertData.insert(Thread.currentThread());
7 };
8 }.start();
9 new Thread() {
10 public void run() {
11 insertData.insert(Thread.currentThread());
12 };
13 }.start();
14 }
15}
16class InsertData {
17 private ArrayList arrayList = new ArrayList();
18 public void insert(Thread thread){
19 for(int i=0;i<5;i++){
20 System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
21 arrayList.add(i);
22 }
23 }
24 }
输出结果
说明两个线程在同时执行insert方法。而如果在insert方法前面加上关键字synchronized的话，运行结果为：
1class InsertData {
2 private ArrayList arrayList = new ArrayList();
3 public synchronized void insert(Thread thread){
4 for(int i=0;i<5;i++){
5 System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
6 arrayList.add(i);
7 }
8 }
9}
从上输出结果说明，Thread-1插入数据是等Thread-0插入完数据之后才进行的。说明Thread-0和Thread-1是顺序执行insert方法的。
这就是synchronized方法。
不过有几点需要注意：
1）当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法，那么其他线程不能访问该对象的其他synchronized方法。这个原因很简单，因为一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized方法。
2）当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法，那么其他线程能访问该对象的非synchronized方法。这个原因很简单，访问非synchronized方法不需要获得该对象的锁，假如一个方法没用synchronized关键字修饰，说明它不会使用到临界资源，那么其他线程是可以访问这个方法的，
3）如果一个线程A需要访问对象object1的synchronized方法fun1，另外一个线程B需要访问对象object2的synchronized方法fun1，即使object1和object2是同一类型），也不会产生线程安全问题，因为他们访问的是不同的对象，所以不存在互斥问题。
2.synchronized代码块
synchronized代码块类似于以下这种形式：
1synchronized(synObject) {
2 // 代码逻辑
3}
当在某个线程中执行这段代码块，该线程会获取对象synObject的锁，从而使得其他线程无法同时访问该代码块。synObject可以是this，代表获取当前对象的锁，也可以是类中的一个属性，代表获取该属性的锁。
比如上面的insert方法可以改成以下两种形式：
1class InsertData {
2 private ArrayList arrayList = new ArrayList();
3 public void insert(Thread thread){
4 synchronized (this){
5 for(int i=0;i<100;i++){
6 System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
7 arrayList.add(i);
8 }
9 }
10 }
11}
12
13class InsertData {
14 private ArrayList arrayList = new ArrayList();
15 private Object object = new Object();
16 public void insert(Thread thread){
17 synchronized (object){
18 for(int i=0;i<100;i++){
19 System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
20 arrayList.add(i);
21 }
22 }
23 }
24}
从上面可以看出，synchronized代码块使用起来比synchronized方法要灵活得多。因为也许一个方法中只有一部分代码只需要同步，如果此时对整个方法用synchronized进行同步，会影响程序执行效率。而使用synchronized代码块就可以避免这个问题，synchronized代码块可以实现只对需要同步的地方进行同步。
另外，每个类也会有一个锁，它可以用来控制对static数据成员的并发访问。并且如果一个线程执行一个对象的非static synchronized方法，另外一个线程需要执行这个对象所属类的static synchronized方法，此时不会发生互斥现象，因为访问static synchronized方法占用的是类锁，而访问非static synchronized方法占用的是对象锁，所以不存在互斥现象。
看下面这段代码就明白了：
1public class Test {
2 public static void main(String[] args) {
3 final InsertData insertData = new InsertData();
4 new Thread(){
5 @Override
6 public void run() {
7 insertData.insert();
8 }
9 }.start();
10 new Thread(){
11 @Override
12 public void run() {
13 insertData.insert1();
14 }
15 }.start();
16 }
17}
18class InsertData{
19 public synchronized void insert(){
20 System.out.println("执行insert");
21 try {
22 Thread.sleep(5000);
23 } catch (InterruptedException e){
24 e.printStackTrace();
25 }
26 System.out.println("执行insert完毕");
27 }
28 public synchronized static void insert1() {
29 System.out.println("执行insert1");
30 System.out.println("执行insert1完毕");
31 }
32 }
输出结果
第一个线程里面执行的是insert方法，不会导致第二个线程执行insert1方法发生阻塞现象。
下面我们看一下synchronized关键字到底做了什么事情，我们来反编译它的字节码看一下，下面这段代码反编译后的字节码为： 1public class InsertData {
2 private Object object = new Object();
3 public void insert(Thread thread){
4 synchronized (object) {
5 }
6 }
7 public synchronized void insert1(Thread thread){
8
9 }
10 public void insert2(Thread thread){
11
12 }
13}
从反编译获得的字节码可以看出，synchronized代码块实际上多了monitorenter和monitorexit两条指令。monitorenter指令执行时会让对象的锁计数加1，而monitorexit指令执行时会让对象的锁计数减1，其实这个与操作系统里面的PV操作很像，操作系统里面的PV操作就是用来控制多个线程对临界资源的访问。对于synchronized方法，执行中的线程识别该方法的 method_info 结构是否有 ACC_SYNCHRONIZED 标记设置，然后它自动获取对象的锁，调用方法，最后释放锁。如果有异常发生，线程自动释放锁。
有一点要注意：对于synchronized方法或者synchronized代码块，当出现异常时，JVM会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。
以上就是小编今天的分享，感谢各位能看完文章，最后我再分享一个我自己的后端技术群，群里自己收集了很多Java架构资料，大家可以进群免费领取哦，群号：680075317，也可以进群一起交流，比如遇到技术瓶颈、面试不过的，大家一些交流学习！
