java笔记--关于线程同步（7种同步方式）

关于线程同步(7种方式)

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为何要使用同步？      java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），      将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用，      从而保证了该变量的唯一性和准确性。

 

1.同步方法      即有synchronized关键字修饰的方法。      由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，      内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

    代码如：      public synchronized void save(){}

   注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类

 

2.同步代码块      即有synchronized关键字修饰的语句块。      被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步

    代码如：      synchronized(object){      }

    注：同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。      通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。            代码实例：      

package com.xhj.thread; /** * 线程同步的运用 * * @author XIEHEJUN * */ public class SynchronizedThread { class Bank { private int account = 100; public int getAccount() { return account; } /** * 用同步方法实现 * * @param money */ public synchronized void save(int money) { account += money; } /** * 用同步代码块实现 * * @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 + "账户余额为：" + bank.getAccount()); } } } /** * 建立线程，调用内部类 */ public void useThread() { Bank bank = new Bank(); NewThread new_thread = new NewThread(bank); System.out.println("线程1"); Thread thread1 = new Thread(new_thread); thread1.start(); System.out.println("线程2"); Thread thread2 = new Thread(new_thread); thread2.start(); } public static void main(String[] args) { SynchronizedThread st = new SynchronizedThread(); st.useThread(); } }

      3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

    a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，      b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新，      c.因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值      d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量           例如：          在上面的例子当中，只需在account前面加上volatile修饰，即可实现线程同步。           代码实例：      

//只给出要修改的代码，其余代码与上同 class Bank { //需要同步的变量加上volatile private volatile int account = 100; public int getAccount() { return account; } //这里不再需要synchronized public void save(int money) { account += money; } ｝

    注：多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上，如果让域自身避免这个问题，则就不需要修改操作该域的方法。      用final域，有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。       4.使用重入锁实现线程同步

    在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。      ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，      它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力

    ReenreantLock类的常用方法有：

        ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例          lock() : 获得锁          unlock() : 释放锁      注：ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用               例如：          在上面例子的基础上，改写后的代码为:               代码实例：      

//只给出要修改的代码，其余代码与上同 class Bank { private int account = 100; //需要声明这个锁 private Lock lock = new ReentrantLock(); public int getAccount() { return account; } //这里不再需要synchronized public void save(int money) { lock.lock(); try{ account += money; }finally{ lock.unlock(); } } ｝

               注：关于Lock对象和synchronized关键字的选择：          a.最好两个都不用，使用一种java.util.concurrent包提供的机制，              能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。          b.如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码          c.如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁           5.使用局部变量实现线程同步      如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，      副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。

 

    ThreadLocal 类的常用方法

 

    ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量      get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值      initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值"      set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value

 

    例如：          在上面例子基础上，修改后的代码为：               代码实例：          

//只改Bank类，其余代码与上同 public class Bank{ //使用ThreadLocal类管理共享变量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与同步机制          a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。          b.前者采用以"空间换时间"的方法，后者采用以"时间换空间"的方式

 

 

 

6.使用阻塞队列实现线程同步

 

    前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步，但是我们在实际开发当中，应当尽量远离底层结构。      使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。      本小节主要是使用LinkedBlockingQueue<E>来实现线程的同步      LinkedBlockingQueue<E>是一个基于已连接节点的，范围任意的blocking queue。      队列是先进先出的顺序（FIFO），关于队列以后会详细讲解~          LinkedBlockingQueue 类常用方法      LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue      put(E e) : 在队尾添加一个元素，如果队列满则阻塞      size() : 返回队列中的元素个数      take() : 移除并返回队头元素，如果队列空则阻塞          代码实例：          实现商家生产商品和买卖商品的同步

1 package com.xhj.thread; 2 3 import java.util.Random; 4 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue; 5 6 /** 7 * 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用 8 * 9 * @author XIEHEJUN 10 * 11 */ 12 public class BlockingSynchronizedThread { 13 /** 14 * 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品 15 */ 16 private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>(); 17 /** 18 * 定义生产商品个数 19 */ 20 private static final int size = 10; 21 /** 22 * 定义启动线程的标志，为0时，启动生产商品的线程；为1时，启动消费商品的线程 23 */ 24 private int flag = 0; 25 26 private class LinkBlockThread implements Runnable { 27 @Override 28 public void run() { 29 int new_flag = flag++; 30 System.out.println("启动线程 " + new_flag); 31 if (new_flag == 0) { 32 for (int i = 0; i < size; i++) { 33 int b = new Random().nextInt(255); 34 System.out.println("生产商品：" + b + "号"); 35 try { 36 queue.put(b); 37 } catch (InterruptedException e) { 38 // TODO Auto-generated catch block 39 e.printStackTrace(); 40 } 41 System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个"); 42 try { 43 Thread.sleep(100); 44 } catch (InterruptedException e) { 45 // TODO Auto-generated catch block 46 e.printStackTrace(); 47 } 48 } 49 } else { 50 for (int i = 0; i < size / 2; i++) { 51 try { 52 int n = queue.take(); 53 System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品"); 54 } catch (InterruptedException e) { 55 // TODO Auto-generated catch block 56 e.printStackTrace(); 57 } 58 System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个"); 59 try { 60 Thread.sleep(100); 61 } catch (Exception e) { 62 // TODO: handle exception 63 } 64 } 65 } 66 } 67 } 68 69 public static void main(String[] args) { 70 BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread(); 71 LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread(); 72 Thread thread1 = new Thread(lbt); 73 Thread thread2 = new Thread(lbt); 74 thread1.start(); 75 thread2.start(); 76 77 } 78 79 }

 

注：BlockingQueue<E>定义了阻塞队列的常用方法，尤其是三种添加元素的方法，我们要多加注意，当队列满时：

　　add()方法会抛出异常

　　offer()方法返回false

　　put()方法会阻塞

 

 

7.使用原子变量实现线程同步

 

需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。

那么什么是原子操作呢？ 原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作 即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。 在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类， 使用该类可以简化线程同步。 其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值，可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器)， 但不能用于替换Integer；可扩展Number，允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。 AtomicInteger类常用方法： AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加 get() : 获取当前值 代码实例： 只改Bank类，其余代码与上面第一个例子同

1 class Bank { 2 private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100); 3 4 public AtomicInteger getAccount() { 5 return account; 6 } 7 8 public void save(int money) { 9 account.addAndGet(money); 10 } 11 } 

补充--原子操作主要有： 　　对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作； 　　对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。