多线程同步锁的实现方式

Posted 2021-02-15 200709qwerasdfg

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