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。
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
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。
package com.xhj.thread;
/**
* 線程同步的運用
*
* @author XIEHEJUN
*
*/
public class SynchronizedThread {
class Bank {
private int account = 100;
public int getAccount() {
return account;
}
/**
* 用同步方法實現
*
* @param money
*/
public synchronized void save(int money) {
account += money;
}
/**
* 用同步代碼塊實現
*
* @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 + "賬戶余額為：" + bank.getAccount());
}
}
}
/**
* 建立線程，調用內部類
*/
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)實現線程同步
- volatile關鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機制，
- 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，
- 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
- 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
例如： 在上面的例子當中，只需在account前面加上volatile修飾，即可實現線程同步。
代碼實例：
//只給出要修改的代碼，其余代碼與上同
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;
}
｝
注：多線程中的非同步問題主要出現在對域的讀寫上，如果讓域自身避免這個問題，則就不需要修改操作該域的方法。 用final域，有鎖保護的域和volatile域可以避免非同步的問題。
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
例如： 在上面例子的基礎上，改寫后的代碼為: 代碼實例：
//只給出要修改的代碼，其余代碼與上同
class Bank {
private int account = 100;
//需要聲明這個鎖
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：關於Lock對象和synchronized關鍵字的選擇：
- 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。
- 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
- 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
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。
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
例如：
在上面例子基礎上，修改后的代碼為：
代碼實例：
//只改Bank類，其余代碼與上同
public class Bank{
//使用ThreadLocal類管理共享變量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
6.使用阻塞隊列實現線程同步
前面5種同步方式都是在底層實現的線程同步，但是我們在實際開發當中，應當盡量遠離底層結構。
使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助於簡化開發。
本小節主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實現線程的同步
LinkedBlockingQueue<E>是一個基於已連接節點的，范圍任意的blocking queue。
隊列是先進先出的順序（FIFO），關於隊列以后會詳細講解~
LinkedBlockingQueue 類常用方法
- LinkedBlockingQueue() : 創建一個容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue
- put(E e) : 在隊尾添加一個元素，如果隊列滿則阻塞
- size() : 返回隊列中的元素個數
- take() : 移除並返回隊頭元素，如果隊列空則阻塞
代碼實例：
實現商家生產商品和買賣商品的同步
package com.xhj.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
* 用阻塞隊列實現線程同步 LinkedBlockingQueue的使用
*
* @author XIEHEJUN
*
*/
public class BlockingSynchronizedThread {
/**
* 定義一個阻塞隊列用來存儲生產出來的商品
*/
private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
/**
* 定義生產商品個數
*/
private static final int size = 10;
/**
* 定義啟動線程的標志，為0時，啟動生產商品的線程；為1時，啟動消費商品的線程
*/
private int flag = 0;
private class LinkBlockThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
int new_flag = flag++;
System.out.println("啟動線程 " + new_flag);
if (new_flag == 0) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
int b = new Random().nextInt(255);
System.out.println("生產商品：" + b + "號");
try {
queue.put(b);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} else {
for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
try {
int n = queue.take();
System.out.println("消費者買去了" + n + "號商品");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();
LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();
Thread thread1 = new Thread(lbt);
Thread thread2 = new Thread(lbt);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
注：BlockingQueue<E>定義了阻塞隊列的常用方法，尤其是三種添加元素的方法，我們要多加注意，當隊列滿時：
- add()方法會拋出異常
- offer()方法返回false
- put()方法會阻塞
7.使用原子變量實現線程同步
需要使用線程同步的根本原因在於對普通變量的操作不是原子的。
那么什么是原子操作呢？
原子操作就是指將讀取變量值、修改變量值、保存變量值看成一個整體來操作
即-這幾種行為要么同時完成，要么都不完成。
在java的util.concurrent.atomic包中提供了創建了原子類型變量的工具類，
使用該類可以簡化線程同步。
其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值，可用在應用程序中(如以原子方式增加的計數器)，
但不能用於替換Integer；可擴展Number，允許那些處理機遇數字類的工具和實用工具進行統一訪問。
AtomicInteger類常用方法：
- AtomicInteger(int initialValue) : 創建具有給定初始值的新的AtomicInteger
- addAddGet(int dalta) : 以原子方式將給定值與當前值相加
- get() : 獲取當前值
代碼實例：
只改Bank類，其余代碼與上面第一個例子同
class Bank {
private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
public AtomicInteger getAccount() {
return account;
}
public void save(int money) {
account.addAndGet(money);
}
}
補充--原子操作主要有：
- 對於引用變量和大多數原始變量(long和double除外)的讀寫操作；
- 對於所有使用volatile修飾的變量(包括long和double)的讀寫操作。