多线程相关

1.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。

2、同步的方式

　　①同步方式

即有synchronized关键字修改的方法。由于Java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰时，内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获取内置锁，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，将会锁住整个表。

　　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

a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制；

b.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；

c.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；

d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修改final类型的变量。

// 代码实例
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;
    }
｝

// 多线程中的非同步问题主要在对域的读写上，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。            

　　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方法和块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

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：
// a.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。
// b.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
// c.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类型的常用方法 

ThreadLocal() : 创建䘝线程本地变量 

　　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：在上面例子的基础上，修改后的代码为：
public class Bank{
    //使用ThreadLocal类管理共享变量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。

3、threadlocal原理及常用应用场景

　　①对ThreadLocal的理解

ThreadLocal，很多地方叫做线程本地变量，也有叫线程本地存储，其实意思差不多。可能很多朋友斗志ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

// 我们还是先来看一个例子：
class ConnectionManager {
    private static Connection connect = null;
    public static Connection openConnection() {
        if(connect == null){
            connect = DriverManager.getConnection();
        }
        return connect;
    }

    public static void closeConnection() {
        if(connect!=null)
        connect.close();
    }
}

  假设有这样一个数据库连接管理类，这段代码在单线程中使用是没有问题的，但是如果在多线程中使用呢？很明显，在多线程中使用会存在线程安全问题：第一，这里面的2个方法都没有进行同步，很可能在openConnection方法中会多次创建connect；第二，由于connect是共享变量，那么必然在调用connect的地方需要使用到同步来保障线程安全，因为很可能一个线程在使用connect进行数据库操作，而另外一个线程调用closeConnection关闭连接。

  所以出于线程安全的考虑，必须将这段代码的两个方法进行同步处理，并且在调用connect的地方需要进行同步处理。

  这样将会大大影响程序执行效率，因为一个线程在使用connect进行数据库操作的时候，其他线程只有等待。

  那么大家来仔细分析一下这个问题，这地方到底需不需要将connect变量进行共享？事实上，是不需要的。假如每个线程中都有一个connect变量，各个线程之间对connect变量的访问实际上没有依赖关系的，即一个线程不需要关系其他线程是否对这个connect进行了修改的。

  到这里，可能会有朋友想到，既然不需要在线程之间共享这个变量，可以直接这样处理，在每个需要使用数据库连接的方法中具体使用时才创建数据库连接，然后在方法调用完毕再释放这个连接。比如下面这样：

class ConnectionManager {
    private Connection connect = null;
    public Connection openConnection() {
        if(connect == null){
        connect = DriverManager.getConnection();
        }
        return connect;
    }

    public void closeConnection() {
        if(connect!=null)
        connect.close();
    }
}

class Dao{
    public void insert() {
        ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
        Connection connection = connectionManager.openConnection();

        //使用connection进行操作
        connectionManager.closeConnection();
    }
}    

  这样处理确实也没有任何问题，由于每次都是在方法内部创建的连接，那么线程之间自然不存在线程安全问题。但是这样会有一个致命的影响：导致服务器压力非常大，并且验证影响程序执行性能。由于在方法中需要频繁地开启和关闭数据库连接，这样不仅验证影响程序执行效率，还可能导致服务器压力巨大。

  但是要注意，虽然ThreadLocal能够解决上面说的问题，但是由于在每个线程中都创建了副本，所以要考虑它对资源的消耗，比如内存的占用会比不使用ThreadLocal要大。

深入解析ThreadLocal类

  在上面谈到了对ThreadLocal的一些理解，那我们下面来看一下具体ThreadLocal是如何实现的。先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法：

    // get()方法是与用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本
    public T get(){}

    // set()用来设置当前线程中变量的副本
    public void set(T value){}

    // remove()用来移除当前线程中变量的副本
    public void remove(){}

     // initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一个延迟加载方法，下面会详细说明。
    protected T initialValue(){}