關(guān)于線程同步(7種方式)

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為何要使用同步？?
??? java允許多線程并發(fā)控制，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)操作一個(gè)可共享的資源變量時(shí)（如數(shù)據(jù)的增刪改查），?
??? 將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，相互之間產(chǎn)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(diào)用，?
??? 從而保證了該變量的唯一性和準(zhǔn)確性。

1.同步方法?
??? 即有synchronized關(guān)鍵字修飾的方法。?
??? 由于java的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)置鎖，當(dāng)用此關(guān)鍵字修飾方法時(shí)，?
??? 內(nèi)置鎖會(huì)保護(hù)整個(gè)方法。在調(diào)用該方法前，需要獲得內(nèi)置鎖，否則就處于阻塞狀態(tài)。

??? 代碼如：?
??? public synchronized void save(){}

???注： synchronized關(guān)鍵字也可以修飾靜態(tài)方法，此時(shí)如果調(diào)用該靜態(tài)方法，將會(huì)鎖住整個(gè)類

2.同步代碼塊?
??? 即有synchronized關(guān)鍵字修飾的語句塊。?
??? 被該關(guān)鍵字修飾的語句塊會(huì)自動(dòng)被加上內(nèi)置鎖，從而實(shí)現(xiàn)同步

??? 代碼如：?
??? synchronized(object){?
??? }

????注：同步是一種高開銷的操作，因此應(yīng)該盡量減少同步的內(nèi)容。?
??? 通常沒有必要同步整個(gè)方法，使用synchronized代碼塊同步關(guān)鍵代碼即可。?
??? 代碼實(shí)例：?

package com.xhj.thread;/*** 線程同步的運(yùn)用* * @author XIEHEJUN* */public class SynchronizedThread {class Bank {private int account = 100;public int getAccount() {return account;}/*** 用同步方法實(shí)現(xiàn)* * @param money*/public synchronized void save(int money) {account += money;}/*** 用同步代碼塊實(shí)現(xiàn)* * @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;}@Overridepublic 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(diào)用內(nèi)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(shí)現(xiàn)線程同步

??? a.volatile關(guān)鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機(jī)制，?
??? b.使用volatile修飾域相當(dāng)于告訴虛擬機(jī)該域可能會(huì)被其他線程更新，?
??? c.因此每次使用該域就要重新計(jì)算，而不是使用寄存器中的值?
??? d.volatile不會(huì)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(dāng)中，只需在account前面加上volatile修飾，即可實(shí)現(xiàn)線程同步。?
??? 代碼實(shí)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volatileprivate 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(xiàn)在對(duì)域的讀寫上，如果讓域自身避免這個(gè)問題，則就不需要修改操作該域的方法。?
??? 用final域，有鎖保護(hù)的域和volatile域可以避免非同步的問題。?
4.使用重入鎖實(shí)現(xiàn)線程同步

??? 在JavaSE5.0中新增了一個(gè)java.util.concurrent包來支持同步。?
??? ReentrantLock類是可重入、互斥、實(shí)現(xiàn)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，并且擴(kuò)展了其能力

??? ReenreantLock類的常用方法有：

??????? ReentrantLock() : 創(chuàng)建一個(gè)ReentrantLock實(shí)例?
??????? lock() : 獲得鎖?
??????? unlock() : 釋放鎖?
??? 注：ReentrantLock()還有一個(gè)可以創(chuàng)建公平鎖的構(gòu)造方法，但由于能大幅度降低程序運(yùn)行效率，不推薦使用?
??? 例如：?
??????? 在上面例子的基礎(chǔ)上，改寫后的代碼為:?
??? 代碼實(shí)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(gè)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(guān)于Lock對(duì)象和synchronized關(guān)鍵字的選擇：?
??????? a.最好兩個(gè)都不用，使用一種java.util.concurrent包提供的機(jī)制，?
??????????? 能夠幫助用戶處理所有與鎖相關(guān)的代碼。?
??????? b.如果synchronized關(guān)鍵字能滿足用戶的需求，就用synchronized，因?yàn)樗芎?jiǎn)化代碼?
??????? c.如果需要更高級(jí)的功能，就用ReentrantLock類，此時(shí)要注意及時(shí)釋放鎖，否則會(huì)出現(xiàn)死鎖，通常在finally代碼釋放鎖?
????????
5.使用局部變量實(shí)現(xiàn)線程同步?
??? 如果使用ThreadLocal管理變量，則每一個(gè)使用該變量的線程都獲得該變量的副本，?
??? 副本之間相互獨(dú)立，這樣每一個(gè)線程都可以隨意修改自己的變量副本，而不會(huì)對(duì)其他線程產(chǎn)生影響。

??? ThreadLocal 類的常用方法

??? ThreadLocal() : 創(chuàng)建一個(gè)線程本地變量?
??? get() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值?
??? initialValue() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的"初始值"?
??? set(T value) : 將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為value

??? 例如：?
??????? 在上面例子基礎(chǔ)上，修改后的代碼為：?
??? 代碼實(shí)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accountprivate static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){@Overrideprotected 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(jī)制?
??????? a.ThreadLocal與同步機(jī)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(shí)間"的方法，后者采用以"時(shí)間換空間"的方式

6.使用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)線程同步

??? 前面5種同步方式都是在底層實(shí)現(xiàn)的線程同步，但是我們?cè)趯?shí)際開發(fā)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離底層結(jié)構(gòu)。?
??? 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助于簡(jiǎn)化開發(fā)。?
??? 本小節(jié)主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實(shí)現(xiàn)線程的同步?
??? LinkedBlockingQueue<E>是一個(gè)基于已連接節(jié)點(diǎn)的，范圍任意的blocking queue。?
??? 隊(duì)列是先進(jìn)先出的順序（FIFO），關(guān)于隊(duì)列以后會(huì)詳細(xì)講解~?
???LinkedBlockingQueue 類常用方法?
??? LinkedBlockingQueue() : 創(chuàng)建一個(gè)容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue?
??? put(E e) : 在隊(duì)尾添加一個(gè)元素，如果隊(duì)列滿則阻塞?
??? size() : 返回隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)?
??? take() : 移除并返回隊(duì)頭元素，如果隊(duì)列空則阻塞?
???代碼實(shí)例：?
??????? 實(shí)現(xiàn)商家生產(chǎn)商品和買賣商品的同步

1 package com.xhj.thread;2 3 import java.util.Random;4 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;5 6 /**7 * 用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)線程同步 LinkedBlockingQueue的使用8 * 9 * @author XIEHEJUN 10 * 11 */ 12 public class BlockingSynchronizedThread { 13 /** 14 * 定義一個(gè)阻塞隊(duì)列用來存儲(chǔ)生產(chǎn)出來的商品 15 */ 16 private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>(); 17 /** 18 * 定義生產(chǎn)商品個(gè)數(shù) 19 */ 20 private static final int size = 10; 21 /** 22 * 定義啟動(dòng)線程的標(biāo)志，為0時(shí)，啟動(dòng)生產(chǎn)商品的線程；為1時(shí)，啟動(dòng)消費(fèi)商品的線程 23 */ 24 private int flag = 0; 25 26 private class LinkBlockThread implements Runnable { 27 @Override 28 public void run() { 29 int new_flag = flag++; 30 System.out.println("啟動(dòng)線程 " + new_flag); 31 if (new_flag == 0) { 32 for (int i = 0; i < size; i++) { 33 int b = new Random().nextInt(255); 34 System.out.println("生產(chǎn)商品：" + b + "號(hào)"); 35 try { 36 queue.put(b); 37 } catch (InterruptedException e) { 38 // TODO Auto-generated catch block 39 e.printStackTrace(); 40 } 41 System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個(gè)"); 42 try { 43 Thread.sleep(100); 44 } catch (InterruptedException e) { 45 // TODO Auto-generated catch block 46 e.printStackTrace(); 47 } 48 } 49 } else { 50 for (int i = 0; i < size / 2; i++) { 51 try { 52 int n = queue.take(); 53 System.out.println("消費(fèi)者買去了" + n + "號(hào)商品"); 54 } catch (InterruptedException e) { 55 // TODO Auto-generated catch block 56 e.printStackTrace(); 57 } 58 System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個(gè)"); 59 try { 60 Thread.sleep(100); 61 } catch (Exception e) { 62 // TODO: handle exception 63 } 64 } 65 } 66 } 67 } 68 69 public static void main(String[] args) { 70 BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread(); 71 LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread(); 72 Thread thread1 = new Thread(lbt); 73 Thread thread2 = new Thread(lbt); 74 thread1.start(); 75 thread2.start(); 76 77 } 78 79 }

注：BlockingQueue<E>定義了阻塞隊(duì)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(dāng)隊(duì)列滿時(shí)：

　　add()方法會(huì)拋出異常

　　offer()方法返回false

　　put()方法會(huì)阻塞

7.使用原子變量實(shí)現(xiàn)線程同步

需要使用線程同步的根本原因在于對(duì)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(gè)整體來操作
即-這幾種行為要么同時(shí)完成，要么都不完成。
在java的util.concurrent.atomic包中提供了創(chuàng)建了原子類型變量的工具類，
使用該類可以簡(jiǎn)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(yīng)用程序中(如以原子方式增加的計(jì)數(shù)器)，
但不能用于替換Integer；可擴(kuò)展Number，允許那些處理機(jī)遇數(shù)字類的工具和實(shí)用工具進(jìn)行統(tǒng)一訪問。
AtomicInteger類常用方法：
AtomicInteger(int initialValue) : 創(chuàng)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(dāng)前值相加
get() : 獲取當(dāng)前值
代碼實(shí)例：
只改Bank類，其余代碼與上面第一個(gè)例子同

1 class Bank {2 private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);3 4 public AtomicInteger getAccount() {5 return account;6 }7 8 public void save(int money) {9 account.addAndGet(money); 10 } 11 }?

補(bǔ)充--原子操作主要有：
　　對(duì)于引用變量和大多數(shù)原始變量(long和double除外)的讀寫操作；
　　對(duì)于所有使用volatile修飾的變量(包括long和double)的讀寫操作。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java笔记--关于线程同步（7种同步方式）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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