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  • java中线程同步的几种方法

    方法一:

    使用synchronized关键字 

    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。
    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。
     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。

    同步方法:给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法,这个方法可以是静态方法和非静态方法,但是不能是抽象类的抽象方法,也不能是接口中的接口方法。


    线程在执行同步方法时是具有排它性的。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时,这个对象的所有同步方法都被锁定了,在此期间,其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法,直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出,从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后,其他线程是可以访问这个对象的所有非同步方法的。

    同步块:同步块是通过锁定一个指定的对象,来对同步块中包含的代码进行同步;而同步方法是对这个方法块里的代码进行同步,而这种情况下锁定的对象就是同步方法所属的主体对象自身。如果这个方法是静态同步方法呢?那么线程锁定的就不是这个类的对象了,也不是这个类自身,而是这个类对应的java.lang.Class类型的对象。同步方法和同步块之间的相互制约只限于同一个对象之间,所以静态同步方法只受它所属类的其它静态同步方法的制约,而跟这个类的实例(对象)没有关系。

    如果一个对象既有同步方法,又有同步块,那么当其中任意一个同步方法或者同步块被某个线程执行时,这个对象就被锁定了,其他线程无法在此时访问这个对象的同步方法,也不能执行同步块。

    synchronized 关键字用于保护共享数据。请大家注意“共享数据”,你一定要分清哪些数据是共享数据
    实例:

    package com.gcc.interview.synchro;
     
    /**
     * 创建线程
     * @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("账户余额是---"+bank.getAccount());
    		}
    		
    	}
    	
     
    }
    

      

    package com.gcc.interview.synchro;
    /**
     * 银行存款实例
     * @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) {
    		//同步代码块
    		synchronized(this) {
    			account+=money;
    		}
    		
    	}
    	
    	public void userThread() {
    		Bank bank = new Bank();
    		
    		MybanRunnable my1 = new MybanRunnable(bank);
    		System.out.println("线程1");
    		Thread th1 = new Thread(my1);
    		th1.start();
    		System.out.println("线程2");
    		Thread th2 = new Thread(my1);
    		th2.start();
    		
    	}
    	
    	
    }
    

      

    方法二:

    wait和notify

    wait():使一个线程处于等待状态,并且释放所持有的对象的lock。

    sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要捕捉InterruptedException异常。
    notify():唤醒一个处于等待状态的线程,注意的是在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由JVM确定唤醒哪个线程,而且不是按优先级。
    Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁,而是让它们竞争。

    方法三:

    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。 

    //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。
    方法四:

    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 

    	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: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 
    方法五:

    使用局部变量来实现线程同步

    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

    //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<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
    方法六:

    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<E>来实现线程的同步 LinkedBlockingQueue<E>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

    注:BlockingQueue<E>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

    AtomicIntegeraddAddGet(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);
        }
    }
    

      

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