java中線程同步的幾種方法


方法一:

使用synchronized關鍵字 

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。
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。
 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。

同步方法:給一個方法增加synchronized修飾符之后就可以使它成為同步方法,這個方法可以是靜態方法和非靜態方法,但是不能是抽象類的抽象方法,也不能是接口中的接口方法。


線程在執行同步方法時是具有排它性的。當任意一個線程進入到一個對象的任意一個同步方法時,這個對象的所有同步方法都被鎖定了,在此期間,其他任何線程都不能訪問這個對象的任意一個同步方法,直到這個線程執行完它所調用的同步方法並從中退出,從而導致它釋放了該對象的同步鎖之后。在一個對象被某個線程鎖定之后,其他線程是可以訪問這個對象的所有非同步方法的。

同步塊:同步塊是通過鎖定一個指定的對象,來對同步塊中包含的代碼進行同步;而同步方法是對這個方法塊里的代碼進行同步,而這種情況下鎖定的對象就是同步方法所屬的主體對象自身。如果這個方法是靜態同步方法呢?那么線程鎖定的就不是這個類的對象了,也不是這個類自身,而是這個類對應的java.lang.Class類型的對象。同步方法和同步塊之間的相互制約只限於同一個對象之間,所以靜態同步方法只受它所屬類的其它靜態同步方法的制約,而跟這個類的實例(對象)沒有關系。

如果一個對象既有同步方法,又有同步塊,那么當其中任意一個同步方法或者同步塊被某個線程執行時,這個對象就被鎖定了,其他線程無法在此時訪問這個對象的同步方法,也不能執行同步塊。

synchronized 關鍵字用於保護共享數據。請大家注意“共享數據”,你一定要分清哪些數據是共享數據
實例:

package com.gcc.interview.synchro;
 
/**
 * 創建線程
 * @author gcc
 *
 * 2018年3月9日
 */
public class MybanRunnable implements Runnable{
 
	private Bank bank;
	
	public MybanRunnable(Bank bank) {
		this.bank = bank;
	}
	@Override
	public void run() {
		for(int i=0;i<10;i++) {
			bank.save1(100);
			System.out.println("賬戶余額是---"+bank.getAccount());
		}
		
	}
	
 
}

  

package com.gcc.interview.synchro;
/**
 * 銀行存款實例
 * @author gcc
 *
 * 2018年3月9日
 */
class Bank{
	private int account = 100;
	
	public int getAccount() {
		return account;
	}
	//同步方法
	public synchronized void save(int money) {
		account+=money;
	}
	
	public void save1(int money) {
		//同步代碼塊
		synchronized(this) {
			account+=money;
		}
		
	}
	
	public void userThread() {
		Bank bank = new Bank();
		
		MybanRunnable my1 = new MybanRunnable(bank);
		System.out.println("線程1");
		Thread th1 = new Thread(my1);
		th1.start();
		System.out.println("線程2");
		Thread th2 = new Thread(my1);
		th2.start();
		
	}
	
	
}

  

方法二:

wait和notify

wait():使一個線程處於等待狀態,並且釋放所持有的對象的lock。

sleep():使一個正在運行的線程處於睡眠狀態,是一個靜態方法,調用此方法要捕捉InterruptedException異常。
notify():喚醒一個處於等待狀態的線程,注意的是在調用此方法的時候,並不能確切的喚醒某一個等待狀態的線程,而是由JVM確定喚醒哪個線程,而且不是按優先級。
Allnotity():喚醒所有處入等待狀態的線程,注意並不是給所有喚醒線程一個對象的鎖,而是讓它們競爭。

方法三:

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 
    
    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。 

//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。
方法四:

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 

	private int account = 100;
	private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
	public int getAccount() {
		return account;
	}
	//同步方法
	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: 
        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 
方法五:

使用局部變量來實現線程同步

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

//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
方法六:

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

 

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

AtomicIntegeraddAddGet(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);
    }
}

  


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