java實現同步的幾種方式(總結)


為何要使用同步? 

    java允許多線程並發控制,當多個線程同時操作一個可共享的資源變量時(如數據的增刪改查), 
    將會導致數據不准確,相互之間產生沖突,因此加入同步鎖以避免在該線程沒有完成操作之前,被其他線程的調用, 
    從而保證了該變量的唯一性和准確性。
  
 
 
一、實例
       舉個例子,如果一個銀行賬戶同時被兩個線程操作,一個取100塊,一個存錢100塊。假設賬戶原本有0塊,如果取錢線程和存錢線程同時發生,會出現什么結果呢?取錢不成功,賬戶余額是100.取錢成功了,賬戶余額是0。但哪個余額對應哪個呢?很難說清楚,因此多線程的同步問題就應運而生。
 
二、不使用同步方法時
Bank.java
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 

    即有synchronized關鍵字修飾的方法。 
    由於java的每個對象都有一個內置鎖,當用此關鍵字修飾方法時, 
    內置鎖會保護整個方法。在調用該方法前,需要獲得內置鎖,否則就處於阻塞狀態。
    代碼如: 
    public synchronized void save(){}
    注: synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法,此時如果調用該靜態方法,將會鎖住整個類
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 

    即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。 
    被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內置鎖,從而實現同步 
    代碼如: 
    synchronized(object){ 
    }
     注: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。 
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

    a.volatile關鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機制, 
    b.使用volatile修飾域相當於告訴 虛擬機該域可能會被其他線程更新, 
    c.因此每次使用該域就要重新計算,而不是使用寄存器中的值 
    d.volatile不會提供任何原子操作,它也不能用來修飾final類型的變量 
 
Bank.java代碼如下:
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: 

        a.最好兩個都不用,使用一種java.util.concurrent包提供的機制, 
            能夠幫助用戶處理所有與鎖相關的代碼。 
        b.如果synchronized關鍵字能滿足用戶的需求,就用synchronized,因為它能簡化代碼 
        c.如果需要更高級的功能,就用ReentrantLock類,此時要注意及時釋放鎖,否則會出現死鎖,通常在finally代碼釋放鎖 。
 

(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

     ThreadLocal() : 創建一個線程本地變量 
    get() : 返回此線程局部變量的當前線程副本中的值 
    initialValue() : 返回此線程局部變量的當前線程的"初始值" 
    set(T value) : 將此線程局部變量的當前線程副本中的值設置為value
 
注:ThreadLocal與同步機制 
        a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多線程中相同變量的訪問沖突問題。 
        b.前者采用以"空間換時間"的方法,后者采用以"時間換空間"的方式 
 
線程同步的內容就暫時總結到這里,歡迎小伙伴們提出自己的意見,共同學習。end。


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM