在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结

目录

• 1. 共享变量与同步机制
• 2. 轻量级通信机制
• 3. 线程安全容器
• 4. 线程局部变量（ThreadLocal）
• 5. 高级协调机制
• 6. 生产者-消费者模式（wait()/notify()）
• 技术选型建议

在 Java 中实现线程间数据共享是并发编程的核心需求，但需要谨慎处理同步问题以避免竞态条件。以下是几种主要实现方式及其最佳实践：

1. 共享变量与同步机制

通过锁控制对共享对象的访问，避免竞态条件。

• synchronized 关键字

修饰方法或代码块，确保同一时间仅一个线程访问资源：

public class Counter {
    privatejavascript int count = 0;
    public synchronized jsvoid increment() { count++; }  // 同步方法
    public int getCount() { return count; }
}

适用场景：简单计数器或低并发场景。

• ReentrantLock

提供更灵活的锁控制（如超时、公平锁）：

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void update() {
    lock.lock();
    try { /* 修改共享数据 */ } 
    finally { lock.unlock(); }
}

适用场景：需细粒度锁控制的复杂同步逻辑。

2. 轻量级通信机制

适用于状态标志或简单原子操作。

• volatile 关键字

保证变量可见性（不保证原子性）：

public class StatusChecker {
    private volatile boolean isRunning = true;  // 线程可见
    public void stop() { isRunning = false; }
}

适用场景：单写多读的状态标志（如停止信号）。

• 原子类（AtomicInteger等）

基于CAS实现无锁线程安全：

private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
public void safeIncrement() {
    counter.incrementAndGet();  // 原子操作
}

适用场景：计数器、状态位等高频读写操作。

3. 线程安全容器

直接使用并发集合避免手动同步：

• ConcurrentHashMap：分段锁实现高并发读写。
• CopyOnWriteArrayList：写时复制，适合读多写少场景。

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(javascript);
map.put("key", 100);  // 线程安全

4. 线程局部变量（ThreadLocal）

为每个线程创建独立数据副本，避免共享：

private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
public void setValue(int val) { threadLocal.set(val); }  // 仅当前线程可见

适用场景：线程上下文信息（如用户会话、事务ID）。

5. 高级协调机制

通过工具类实现线程协作：

blockingQueue：生产者-消费者模型的核心工具。js

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
// 生产者
queue.put("data");  // 队列满时阻塞
// 消费者
String data = queue.take();  // 队列空时阻塞

适用场景：任务调度、异步处理。

• CountDownLatch：主线程等待子线程完成。
• CyclicBarrier：多线程相互等待至屏障点。

6. 生产者-消费者模式（wait()/notify()）

通过共享对象的等待/唤醒机制同步：

public synchronized void produce() throws InterruptedException {
    while (isFull) wait();  // 释放锁并等待
    produceData();
    notifyAll();  // 唤醒消费者
}

注意事项：需在同步块内调用，避免虚假唤醒。

技术选型建议

关键原则：

• 避免锁嵌套：防止死锁（按固定顺序获取锁）。
• 性能权衡：同步代码块 > 同步方法（减少锁范围）。
• 可见性保障：多线程写操作必须同步（volatile仅解决可见性）。

通过综合运用上述技术，可平衡线程安全、性能与代码简洁性。实际开发中优先考虑java.util.concurrent工具类，其内部优化显著降低手动同步风险。

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