為何要使用同步?
public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進:"+money); } //取錢 public void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額:"+count); } }
SyncThreadTest.java
package threadTest; public class SyncThreadTest { public static void main(String args[]){ final Bank bank=new Bank(); Thread tadd=new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while(true){ try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } bank.addMoney(100); bank.lookMoney(); System.out.println("\n"); } } }); Thread tsub = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub while(true){ bank.subMoney(100); bank.lookMoney(); System.out.println("\n"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }); tsub.start(); tadd.start(); } }
運行結果如下:
1502542307917取出:100 賬號余額:100 1502542308917存進:100 1502542308917取出:100 賬號余額:0 賬號余額:0 1502542309917存進:100 賬號余額:0 1502542309917取出:100 賬號余額:0
此時出現了非線程安全問題,因為兩個線程同時訪問一個沒有同步的方法,如果這兩個線程同時操作業務對象中的實例變量,就有可能出現非線程安全問題。
解決方案:只需要在public void run()前面加synchronized關鍵詞即可。
三、使用同步時的方案
1、1.同步方法
public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public synchronized void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進:"+money); } //取錢 public synchronized void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額:"+count); } }
運行結果:
余額不足 賬號余額:0 1502543814934存進:100 賬號余額:100 1502543815934存進:100 賬號余額:200 1502543815934取出:100 賬號余額:100
這樣就實現了線程同步。
2.同步代碼塊
public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public void addMoney(int money){ synchronized (this) { count +=money; } System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進:"+money); } //取錢 public void subMoney(int money){ synchronized (this) { if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; } System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額:"+count); } }
運行結果:
余額不足 賬戶余額:0 余額不足 賬戶余額:100 1502544966411存進:100 賬戶余額:100 1502544967411存進:100 賬戶余額:100 1502544967411取出:100 賬戶余額:100 1502544968422取出:100
這樣也實現了線程同步,運行效率上來說也比方法同步效率高,同步是一種高開銷的操作,因此應該盡量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法,使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。。
3.使用特殊域變量(volatile)實現線程同步
package com.thread.demo; /** * Created by HJS on 2017/8/12. */ public class Bank { private volatile int count =0;//賬戶余額 //存錢 public void addMoney(int money){ synchronized (this) { count +=money; } System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進:"+money); } //取錢 public void subMoney(int money){ synchronized (this) { if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; } System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額:"+count); } }
運行結果:
余額不足 賬戶余額:0 余額不足 賬戶余額:100 1502546287474存進:100 賬戶余額:100 1502546288474存進:100 1502546288474取出:100 賬戶余額:100
此時,順序又亂了,說明同步又出現了問題,因為volatile不能保證原子操作導致的,因此volatile不能代替synchronized。此外volatile會組織編譯器對代碼優化,因此能不使用它就不適用它吧。它的原理是每次要線程要訪問volatile修飾的變量時都是從內存中讀取,而不是存緩存當中讀取,因此每個線程訪問到的變量值都是一樣的。這樣就保證了同步。
(4)使用重入鎖實現線程同步
在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支持同步。ReentrantLock類是可重入、互斥、實現了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義,並且擴展了其能力。
ReenreantLock類的常用方法有:
ReentrantLock() : 創建一個ReentrantLock實例
lock() : 獲得鎖
unlock() : 釋放鎖
注:ReentrantLock()還有一個可以創建公平鎖的構造方法,但由於能大幅度降低程序運行效率,不推薦使用
Bank.java代碼修改如下:
public class Bank { private int count = 0;// 賬戶余額 //需要聲明這個鎖 private Lock lock = new ReentrantLock(); // 存錢 public void addMoney(int money) { lock.lock();//上鎖 try{ count += money; System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進:" + money); }finally{ lock.unlock();//解鎖 } } // 取錢 public void subMoney(int money) { lock.lock(); try{ if (count - money < 0) { System.out.println("余額不足"); return; } count -= money; System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); }finally{ lock.unlock(); } } // 查詢 public void lookMoney() { System.out.println("賬戶余額:" + count); } }
運行效果:
余額不足 賬戶余額:0 1502547439892存進:100 賬戶余額:100 1502547440892存進:100 賬戶余額:200 1502547440892取出:100 賬戶余額:100
注:關於Lock對象和synchronized關鍵字的選擇:
(5)使用局部變量實現線程同步
Bank.java代碼如下:
public class Bank { private static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>(){ @Override protected Integer initialValue() { // TODO Auto-generated method stub return 0; } }; // 存錢 public void addMoney(int money) { count.set(count.get()+money); System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進:" + money); } // 取錢 public void subMoney(int money) { if (count.get() - money < 0) { System.out.println("余額不足"); return; } count.set(count.get()- money); System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); } // 查詢 public void lookMoney() { System.out.println("賬戶余額:" + count.get()); } }
運行效果:
余額不足 賬戶余額:0 余額不足 1502547748383存進:100 賬戶余額:100 賬戶余額:0 余額不足 賬戶余額:0 1502547749383存進:100 賬戶余額:200
看了運行效果,一開始一頭霧水,怎么只讓存,不讓取啊?看看ThreadLocal的原理:
如果使用ThreadLocal管理變量,則每一個使用該變量的線程都獲得該變量的副本,副本之間相互獨立,這樣每一個線程都可以隨意修改自己的變量副本,而不會對其他線程產生影響。現在明白了吧,原來每個線程運行的都是一個副本,也就是說存錢和取錢是兩個賬戶,知識名字相同而已。所以就會發生上面的效果。
ThreadLocal 類的常用方法