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在Java中實(shí)現(xiàn)線程之間的數(shù)據(jù)共享的幾種方式總結(jié)

更新時(shí)間：2025年08月03日 14:26:19 作者：csdn_tom_168

在 Java 中實(shí)現(xiàn)線程間數(shù)據(jù)共享是并發(fā)編程的核心需求,但需要謹(jǐn)慎處理同步問題以避免競(jìng)態(tài)條件,本文通過代碼示例給大家介紹了幾種主要實(shí)現(xiàn)方式及其最佳實(shí)踐,需要的朋友可以參考下

1. 共享變量與同步機(jī)制

通過鎖控制對(duì)共享對(duì)象的訪問，避免競(jìng)態(tài)條件。

synchronized 關(guān)鍵字

修飾方法或代碼塊，確保同一時(shí)間僅一個(gè)線程訪問資源：

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

適用場(chǎng)景：簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器或低并發(fā)場(chǎng)景。

ReentrantLock

提供更靈活的鎖控制（如超時(shí)、公平鎖）：

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void update() {
    lock.lock();
    try { /* 修改共享數(shù)據(jù) */ } 
    finally { lock.unlock(); }
}

適用場(chǎng)景：需細(xì)粒度鎖控制的復(fù)雜同步邏輯。

2. 輕量級(jí)通信機(jī)制

適用于狀態(tài)標(biāo)志或簡(jiǎn)單原子操作。

volatile 關(guān)鍵字

保證變量可見性（不保證原子性）：

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

適用場(chǎng)景：?jiǎn)螌懚嘧x的狀態(tài)標(biāo)志（如停止信號(hào)）。

原子類（AtomicInteger等）

基于CAS實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖線程安全：

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

適用場(chǎng)景：計(jì)數(shù)器、狀態(tài)位等高頻讀寫操作。

3. 線程安全容器

直接使用并發(fā)集合避免手動(dòng)同步：

ConcurrentHashMap：分段鎖實(shí)現(xiàn)高并發(fā)讀寫。
CopyOnWriteArrayList：寫時(shí)復(fù)制，適合讀多寫少場(chǎng)景。

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

4. 線程局部變量（ThreadLocal）

為每個(gè)線程創(chuàng)建獨(dú)立數(shù)據(jù)副本，避免共享：

private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
public void setValue(int val) { threadLocal.set(val); }  // 僅當(dāng)前線程可見

適用場(chǎng)景：線程上下文信息（如用戶會(huì)話、事務(wù)ID）。

5. 高級(jí)協(xié)調(diào)機(jī)制

通過工具類實(shí)現(xiàn)線程協(xié)作：

BlockingQueue：生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型的核心工具。

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
// 生產(chǎn)者
queue.put("data");  // 隊(duì)列滿時(shí)阻塞
// 消費(fèi)者
String data = queue.take();  // 隊(duì)列空時(shí)阻塞

適用場(chǎng)景：任務(wù)調(diào)度、異步處理。

CountDownLatch：主線程等待子線程完成。
CyclicBarrier：多線程相互等待至屏障點(diǎn)。

6. 生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式（wait()/notify()）

通過共享對(duì)象的等待/喚醒機(jī)制同步：

public synchronized void produce() throws InterruptedException {
    while (isFull) wait();  // 釋放鎖并等待
    produceData();
    notifyAll();  // 喚醒消費(fèi)者
}

注意事項(xiàng)：需在同步塊內(nèi)調(diào)用，避免虛假喚醒。

技術(shù)選型建議

場(chǎng)景	推薦方案	優(yōu)勢(shì)
高頻計(jì)數(shù)器	原子類（AtomicInteger）	無(wú)鎖、高性能
復(fù)雜同步邏輯	ReentrantLock + Condition	支持多條件隊(duì)列
讀多寫少的集合	CopyOnWriteArrayList	讀操作無(wú)鎖
任務(wù)調(diào)度	BlockingQueue	內(nèi)置阻塞機(jī)制
線程隔離數(shù)據(jù)（如用戶會(huì)話）	ThreadLocal	避免同步開銷