实现线程同步的几种方式

Posted 2022-06-13 lxn_李小牛

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。

同步的方式

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
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。

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。

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 

    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： 

    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