Java 多線程同步的五種方法


1. 同步方法
用synchronized關鍵字修飾方法。 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。

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);
    }
}

 

2. 同步代碼塊
用synchronized關鍵字修飾語句塊。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

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);
    }
}

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。

3. Volatile
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

public class Bank {
    private volatile 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);
    }
}

運行結果:

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。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

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();
        try {
            count += money;
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進:" + money);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 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);
    }
}

1、ReentrantLock()還可以通過public ReentrantLock(boolean fair)構造方法創建公平鎖,即,優先運行等待時間最長的線程,這樣大幅度降低程序運行效率。
2、關於Lock對象和synchronized關鍵字的選擇:
(1)、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。 ??
(2)、如果synchronized關鍵字能夠滿足用戶的需求,就用synchronized,他能簡化代碼。
(3)、如果需要使用更高級的功能,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中釋放鎖。

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5. ThreadLocal

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

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());
    }
}

運行結果:只讓存,不讓取

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。
即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,只是名字相同而已,兩個線程間的count沒有關系。所以就會發生上面的效果。

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

ThreadLocal並不能替代同步機制,兩者面向的問題領域不同。
1:同步機制是為了同步多個線程對相同資源的並發訪問,是為了多個線程之間進行通信的有效方式;
2:而threadLocal是隔離多個線程的數據共享,從根本上就不在多個線程之間共享變量,這樣當然不需要對多個線程進行同步了。

 參考:https://blog.csdn.net/hard_working1/article/details/52760729


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