Java實(shí)現(xiàn)線程同步的幾種方式

為何要使用同步?


java允許多線程并發(fā)控制,當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)操作一個(gè)可共享的資源變量時(shí)(如數(shù)據(jù)的增刪改查),
將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,相互之間產(chǎn)生沖突,因此加入同步鎖以避免在該線程沒(méi)有完成操作之前,被其他線程的調(diào)用,
從而保證了該變量的唯一性和準(zhǔn)確性。

同步的方式

1.同步方法


即有synchronized關(guān)鍵字修飾的方法。
由于java的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)置鎖,當(dāng)用此關(guān)鍵字修飾方法時(shí),
內(nèi)置鎖會(huì)保護(hù)整個(gè)方法。在調(diào)用該方法前,需要獲得內(nèi)置鎖,否則就處于阻塞狀態(tài)。

public synchronized void save(){}

注: synchronized關(guān)鍵字也可以修飾靜態(tài)方法,此時(shí)如果調(diào)用該靜態(tài)方法,將會(huì)鎖住整個(gè)類(lèi)

2.同步代碼塊


即有synchronized關(guān)鍵字修飾的語(yǔ)句塊。
被該關(guān)鍵字修飾的語(yǔ)句塊會(huì)自動(dòng)被加上內(nèi)置鎖,從而實(shí)現(xiàn)同步

代碼如: 
synchronized(object){ 
}

注:同步是一種高開(kāi)銷(xiāo)的操作,因此應(yīng)該盡量減少同步的內(nèi)容。
通常沒(méi)有必要同步整個(gè)方法,使用synchronized代碼塊同步關(guān)鍵代碼即可。

package com.xhj.thread;
    /**
     * 線程同步的運(yùn)用
     */
    public class SynchronizedThread {

        class Bank {
            private int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }

            /**
             * 用同步方法實(shí)現(xiàn)
             * @param money
             */
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }

            /**
             * 用同步代碼塊實(shí)現(xiàn)
             * 
             * @param money
             */
            public void save1(int money) {
                synchronized (this) {
                    account += money;
                }
            }
        }

        class NewThread implements Runnable {
            private Bank bank;

            public NewThread(Bank bank) {
                this.bank = bank;
            }

            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    // bank.save1(10);
                    bank.save(10);
                    System.out.println(i + "賬戶(hù)余額為:" + bank.getAccount());
                }
            }
        }

        /**
         * 建立線程,調(diào)用內(nèi)部類(lèi)
         */
        public void useThread() {
            Bank bank = new Bank();
            NewThread new_thread = new NewThread(bank);
            System.out.println("線程1");
            Thread thread1 = new Thread(new_thread);
            thread1.start();
            System.out.println("線程2");
            Thread thread2 = new Thread(new_thread);
            thread2.start();
        }

        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
            st.useThread();
        }
    }

3.使用特殊域變量(volatile)實(shí)現(xiàn)線程同步


a.volatile關(guān)鍵字為域變量的訪問(wèn)提供了一種免鎖機(jī)制,
b.使用volatile修飾域相當(dāng)于告訴虛擬機(jī)該域可能會(huì)被其他線程更新,
c.因此每次使用該域就要重新計(jì)算,而不是使用寄存器中的值
d.volatile不會(huì)提供任何原子操作,它也不能用來(lái)修飾final類(lèi)型的變量

例如:
在上面的例子當(dāng)中,只需在account前面加上volatile修飾,即可實(shí)現(xiàn)線程同步。
代碼示例

class Bank {
            //需要同步的變量加上volatile
            private volatile int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //這里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                account += money;
            }
        }

多線程中的非同步問(wèn)題主要出現(xiàn)在對(duì)域的讀寫(xiě)上,如果讓域自身避免這個(gè)問(wèn)題,則就不需要修改操作該域的方法。

4.使用重入鎖實(shí)現(xiàn)線程同步


在JavaSE5.0中新增了一個(gè)java.util.concurrent包來(lái)支持同步。
ReentrantLock類(lèi)是可重入、互斥、實(shí)現(xiàn)了Lock接口的鎖,
它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語(yǔ)義,并且擴(kuò)展了其能力

ReenreantLock類(lèi)的常用方法有:
ReentrantLock() : 創(chuàng)建一個(gè)ReentrantLock實(shí)例
lock() : 獲得鎖
unlock() : 釋放鎖

class Bank {

            private int account = 100;
            //需要聲明這個(gè)鎖
            private Lock lock = new ReentrantLock();
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //這里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                lock.lock();
                try{
                    account += money;
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
            }
        }

注:關(guān)于Lock對(duì)象和synchronized關(guān)鍵字的選擇:
a.最好兩個(gè)都不用,使用一種java.util.concurrent包提供的機(jī)制,
能夠幫助用戶(hù)處理所有與鎖相關(guān)的代碼。
b.如果synchronized關(guān)鍵字能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求,就用synchronized,因?yàn)樗芎?jiǎn)化代碼
c.如果需要更高級(jí)的功能,就用ReentrantLock類(lèi),此時(shí)要注意及時(shí)釋放鎖,否則會(huì)出現(xiàn)死鎖,通常在finally代碼釋放鎖

5.使用局部變量實(shí)現(xiàn)線程同步


如果使用ThreadLocal管理變量,則每一個(gè)使用該變量的線程都獲得該變量的副本,
副本之間相互獨(dú)立,這樣每一個(gè)線程都可以隨意修改自己的變量副本,而不會(huì)對(duì)其他線程產(chǎn)生影響。

ThreadLocal 類(lèi)的常用方法

ThreadLocal() : 創(chuàng)建一個(gè)線程本地變量
get() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值
initialValue() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的"初始值"
set(T value) : 將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為value

例如:
在上面例子基礎(chǔ)上,修改后的代碼為:

代碼實(shí)例:

public class Bank{
            //使用ThreadLocal類(lèi)管理共享變量account
            private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
                @Override
                protected Integer initialValue(){
                    return 100;
                }
            };
            public void save(int money){
                account.set(account.get()+money);
            }
            public int getAccount(){
                return account.get();
            }
        }

注:ThreadLocal與同步機(jī)制
a.ThreadLocal與同步機(jī)制都是為了解決多線程中相同變量的訪問(wèn)沖突問(wèn)題。
b.前者采用以”空間換時(shí)間”的方法,后者采用以”時(shí)間換空間”的方式

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