为何要使用同步?

java允许多线程并发控制,当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时(如数据的增删改查),

将会导致数据不准确,相互之间产生冲突,因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前,被其他线程的调用, 从而保证了该变量的唯一性和准确性。

1.同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。

由于java的每个对象都有一个内置锁,当用此关键字修饰方法时,

内置锁会保护整个方法。在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。

代码如:

public synchronized void save(){}

注: synchronized关键字也可以修饰静态方法,此时如果调用该静态方法,将会锁住整个类

2.同步代码块

即有synchronized关键字修饰的语句块。

被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁,从而实现同步

代码如:

synchronized(object){ }

注:同步是一种高开销的操作,因此应该尽量减少同步的内容。 通常没有必要同步整个方法,使用synchronized代码块同步关键代码即可。

package com.xhj.thread;

/**

* 线程同步的运用

*

* @author XIEHEJUN

*

*/

public class SynchronizedThread {

class Bank {

private int account = 100;

public int getAccount() {

return account;

}

/**

* 用同步方法实现

*

* @param money

*/

public synchronized void save(int money) {

account += money;

}

/**

* 用同步代码块实现

*

* @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 + "账户余额为:" + bank.getAccount());

}

}

}

/**

* 建立线程,调用内部类

*/

public void useThread() {

Bank bank = new Bank();

NewThread new_thread = new NewThread(bank);

System.out.println("线程1");

Thread thread1 = new Thread(new_thread);

thread1.start();

System.out.println("线程2");

Thread thread2 = new Thread(new_thread);

thread2.start();

}

public static void main(String[] args) {

SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();

st.useThread();

}

}

3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制,

使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新,

因此每次使用该域就要重新计算,而不是使用寄存器中的值

volatile不会提供任何原子操作,它也不能用来修饰final类型的变量

例如: 在上面的例子当中,只需在account前面加上volatile修饰,即可实现线程同步。 代码实例:

//只给出要修改的代码,其余代码与上同

class Bank {

//需要同步的变量加上volatile

private volatile int account = 100;

public int getAccount() {

return account;

}

//这里不再需要synchronized

public void save(int money) {

account += money;

}

注:多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上,如果让域自身避免这个问题,则就不需要修改操作该域的方法。 用final域,有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。

4.使用重入锁实现线程同步

在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。

ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁, 它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义,并且扩展了其能力

ReenreantLock类的常用方法有:

ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例

lock() : 获得锁

unlock() : 释放锁

注:ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法,但由于能大幅度降低程序运行效率,不推荐使用

例如: 在上面例子的基础上,改写后的代码为: 代码实例:

//只给出要修改的代码,其余代码与上同

class Bank {

private int account = 100;

//需要声明这个锁

private Lock lock = new ReentrantLock();

public int getAccount() {

return account;

}

//这里不再需要synchronized

public void save(int money) {

lock.lock();

try{

account += money;

}finally{

lock.unlock();

}

}

注:关于Lock对象和synchronized关键字的选择:

最好两个都不用,使用一种java.util.concurrent包提供的机制, 能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。

如果synchronized关键字能满足用户的需求,就用synchronized,因为它能简化代码

如果需要更高级的功能,就用ReentrantLock类,此时要注意及时释放锁,否则会出现死锁,通常在finally代码释放锁

5.使用局部变量实现线程同步

如果使用ThreadLocal管理变量,则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本, 副本之间相互独立,这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本,而不会对其他线程产生影响。

ThreadLocal 类的常用方法

ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量

get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值

initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值"

set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value

例如: 在上面例子基础上,修改后的代码为: 代码实例:

//只改Bank类,其余代码与上同

public class Bank{

//使用ThreadLocal类管理共享变量account

private static ThreadLocal account = new ThreadLocal(){

@Override

protected Integer initialValue(){

return 100;

}

};

public void save(int money){

account.set(account.get()+money);

}

public int getAccount(){

return account.get();

}

}

注:ThreadLocal与同步机制

a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

b.前者采用以"空间换时间"的方法,后者采用以"时间换空间"的方式

6.使用阻塞队列实现线程同步

前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步,但是我们在实际开发当中,应当尽量远离底层结构。 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 本小节主要是使用LinkedBlockingQueue来实现线程的同步 LinkedBlockingQueue是一个基于已连接节点的,范围任意的blocking queue。 队列是先进先出的顺序(FIFO),关于队列以后会详细讲解~ LinkedBlockingQueue 类常用方法

LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue

put(E e) : 在队尾添加一个元素,如果队列满则阻塞

size() : 返回队列中的元素个数

take() : 移除并返回队头元素,如果队列空则阻塞

代码实例:实现商家生产商品和买卖商品的同步

package com.xhj.thread;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

/**

* 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用

*

* @author XIEHEJUN

*

*/

public class BlockingSynchronizedThread {

/**

* 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品

*/

private LinkedBlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue();

/**

* 定义生产商品个数

*/

private static final int size = 10;

/**

* 定义启动线程的标志,为0时,启动生产商品的线程;为1时,启动消费商品的线程

*/

private int flag = 0;

private class LinkBlockThread implements Runnable {

@Override

public void run() {

int new_flag = flag++;

System.out.println("启动线程 " + new_flag);

if (new_flag == 0) {

for (int i = 0; i < size; i++) {

int b = new Random().nextInt(255);

System.out.println("生产商品:" + b + "号");

try {

queue.put(b);

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println("仓库中还有商品:" + queue.size() + "个");

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("消费者买去了" + n + "号商品");

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println("仓库中还有商品:" + queue.size() + "个");

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定义了阻塞队列的常用方法,尤其是三种添加元素的方法,我们要多加注意,当队列满时:

add()方法会抛出异常

offer()方法返回false

put()方法会阻塞

7.使用原子变量实现线程同步

需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。

那么什么是原子操作呢?

原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作即-这几种行为要么同时完成,要么都不完成。在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类,使用该类可以简化线程同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值,可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器),但不能用于替换Integer;可扩展Number,允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。AtomicInteger类常用方法:

AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger

addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加

get() : 获取当前值

代码实例:只改Bank类,其余代码与上面第一个例子同

class Bank {

private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);

public AtomicInteger getAccount() {

return account;

}

public void save(int money) {

account.addAndGet(money);

}

}

补充--原子操作主要有:

对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作;

对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

摘自:http://www.cnblogs.com/XHJT/p/3897440.html