Java 多线程同步的五种方法

Posted 2022-09-16 zeroingtoone

1. 同步方法
用synchronized关键字修饰方法。 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。

public class Bank 
    private int count = 0;// 账户余额

    // 存钱
    public synchronized void addMoney(int money) 
        count += money;
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
    

    // 取钱
    public synchronized void subMoney(int money) 
        if (count - money < 0) 
            System.out.println("余额不足");
            return;
        
        count -= money;
        System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
    

    // 查询
    public void lookMoney() 
        System.out.println("账户余额：" + count);
    

 

2. 同步代码块
用synchronized关键字修饰语句块。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

public class Bank 
    private int count = 0;// 账户余额

    // 存钱
    public  void addMoney(int money) 
        synchronized(this)
            count += money;
        
        
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
    

    // 取钱
    public  void subMoney(int money) 
        synchronized(this)
            if (count - money < 0) 
                System.out.println("余额不足");
                return;
            
            count -= money;
        
        
        System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
    

    // 查询
    public void lookMoney() 
        System.out.println("账户余额：" + count);
    

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。

3. Volatile
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

public class Bank 
    private volatile int count = 0;// 账户余额

    // 存钱
    public  void addMoney(int money) 
        count += money;
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
    

    // 取钱
    public  void subMoney(int money) 
        if (count - money < 0) 
            System.out.println("余额不足");
            return;
        
        count -= money;
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
    

    // 查询
    public void lookMoney() 
        System.out.println("账户余额：" + count);
    

运行结果：

因为volatile不能保证原子操作导致的，因此volatile不能代替 synchronized。此外volatile会组织编译器对代码优化。它的原理是每次要线程要访问volatile修饰 的变量时都是从内存中读取，而不是存缓存当中读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

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

public class Bank 
    private int count = 0;// 账户余额

    // 需要声明这个锁
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    // 存钱
    public void addMoney(int money) 
        lock.lock();
        try 
            count += money;
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
         finally 
            lock.unlock();
        
    

    // 取钱
    public void subMoney(int money) 
        lock.lock();
        try 

            if (count - money < 0) 
                System.out.println("余额不足");
                return;
            
            count -= money;
            System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);
         finally 
            lock.unlock();
        
    

    // 查询
    public void lookMoney() 
        System.out.println("账户余额：" + count);
    

1、ReentrantLock()还可以通过public ReentrantLock(boolean fair)构造方法创建公平锁，即，优先运行等待时间最长的线程，这样大幅度降低程序运行效率。
2、关于Lock对象和synchronized关键字的选择：
（1）、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。 ？？
（2）、如果synchronized关键字能够满足用户的需求，就用synchronized，他能简化代码。
（3）、如果需要使用更高级的功能，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中释放锁。

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5. ThreadLocal

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

public class Bank 
     private static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>()  
         @Override  
            protected Integer initialValue()   
                // TODO Auto-generated method stub  
                return 0;  
              
     ;


    // 存钱
    public void addMoney(int money) 
        count.set(count.get()+money);  
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);  
    

    // 取钱
    public void subMoney(int money) 
        if (count.get() - money < 0)   
            System.out.println("余额不足");  
            return;  
          
        count.set(count.get()- money);  
        System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);  
    

    // 查询
    public void lookMoney() 
        System.out.println("账户余额：" + count.get());
    

运行结果：只让存，不让取

ThreadLocal的原理：
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。
即每个线程运行的都是一个副本，也就是说存钱和取钱是两个账户，只是名字相同而已，两个线程间的count没有关系。所以就会发生上面的效果。

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

ThreadLocal并不能替代同步机制，两者面向的问题领域不同。
1：同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信的有效方式；
2：而threadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享变量，这样当然不需要对多个线程进行同步了。

 参考：https://blog.csdn.net/hard_working1/article/details/52760729