關于線程同步(7種方式)
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為何要使用同步?? ??? java允許多線程并發(fā)控制,當多個線程同時操作一個可共享的資源變量時(如數(shù)據(jù)的增刪改查),? ??? 將會導致數(shù)據(jù)不準確,相互之間產(chǎn)生沖突,因此加入同步鎖以避免在該線程沒有完成操作之前,被其他線程的調(diào)用,? ??? 從而保證了該變量的唯一性和準確性。
1.同步方法? ??? 即有synchronized關鍵字修飾的方法。? ??? 由于java的每個對象都有一個內(nèi)置鎖,當用此關鍵字修飾方法時,? ??? 內(nèi)置鎖會保護整個方法。在調(diào)用該方法前,需要獲得內(nèi)置鎖,否則就處于阻塞狀態(tài)。
??? 代碼如:? ??? public synchronized void save(){}
???注: synchronized關鍵字也可以修飾靜態(tài)方法,此時如果調(diào)用該靜態(tài)方法,將會鎖住整個類
2.同步代碼塊? ??? 即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。? ??? 被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內(nèi)置鎖,從而實現(xiàn)同步
??? 代碼如:? ??? synchronized(object){? ??? }
????注:同步是一種高開銷的操作,因此應該盡量減少同步的內(nèi)容。? ??? 通常沒有必要同步整個方法,使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。? ??? 代碼實例:?
package com.xhj.thread;/*** 線程同步的運用* * @author XIEHEJUN* */public class SynchronizedThread {class Bank {private int account = 100;public int getAccount() {return account;}/*** 用同步方法實現(xiàn)* * @param money*/public synchronized void save(int money) {account += money;}/*** 用同步代碼塊實現(xiàn)* * @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;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {// bank.save1(10);bank.save(10);System.out.println(i + "賬戶余額為:" + bank.getAccount());}}}/*** 建立線程,調(diào)用內(nèi)部類*/public void useThread() {Bank bank = new Bank();NewThread new_thread = new NewThread(bank);System.out.println("線程1");Thread thread1 = new Thread(new_thread);thread1.start();System.out.println("線程2");Thread thread2 = new Thread(new_thread);thread2.start();}public static void main(String[] args) {SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();st.useThread();}}
3.使用特殊域變量(volatile)實現(xiàn)線程同步
??? a.volatile關鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機制,? ??? b.使用volatile修飾域相當于告訴虛擬機該域可能會被其他線程更新,? ??? c.因此每次使用該域就要重新計算,而不是使用寄存器中的值? ??? d.volatile不會提供任何原子操作,它也不能用來修飾final類型的變量? ??? 例如:? ??????? 在上面的例子當中,只需在account前面加上volatile修飾,即可實現(xiàn)線程同步。? ??? 代碼實例:??
//只給出要修改的代碼,其余代碼與上同class Bank {//需要同步的變量加上volatileprivate volatile int account = 100;public int getAccount() {return account;}//這里不再需要synchronized public void save(int money) {account += money;}}
????注:多線程中的非同步問題主要出現(xiàn)在對域的讀寫上,如果讓域自身避免這個問題,則就不需要修改操作該域的方法。? ??? 用final域,有鎖保護的域和volatile域可以避免非同步的問題。? 4.使用重入鎖實現(xiàn)線程同步
??? 在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支持同步。? ??? ReentrantLock類是可重入、互斥、實現(xiàn)了Lock接口的鎖,? ??? 它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義,并且擴展了其能力
??? ReenreantLock類的常用方法有:
??????? ReentrantLock() : 創(chuàng)建一個ReentrantLock實例? ??????? lock() : 獲得鎖? ??????? unlock() : 釋放鎖? ??? 注:ReentrantLock()還有一個可以創(chuàng)建公平鎖的構造方法,但由于能大幅度降低程序運行效率,不推薦使用? ??? 例如:? ??????? 在上面例子的基礎上,改寫后的代碼為:? ??? 代碼實例:?
//只給出要修改的代碼,其余代碼與上同class Bank {private int account = 100;//需要聲明這個鎖private Lock lock = new ReentrantLock();public int getAccount() {return account;}//這里不再需要synchronized public void save(int money) {lock.lock();try{account += money;}finally{lock.unlock();}}}
??? 注:關于Lock對象和synchronized關鍵字的選擇:? ??????? a.最好兩個都不用,使用一種java.util.concurrent包提供的機制,? ??????????? 能夠幫助用戶處理所有與鎖相關的代碼。? ??????? b.如果synchronized關鍵字能滿足用戶的需求,就用synchronized,因為它能簡化代碼? ??????? c.如果需要更高級的功能,就用ReentrantLock類,此時要注意及時釋放鎖,否則會出現(xiàn)死鎖,通常在finally代碼釋放鎖? ???????? 5.使用局部變量實現(xiàn)線程同步? ??? 如果使用ThreadLocal管理變量,則每一個使用該變量的線程都獲得該變量的副本,? ??? 副本之間相互獨立,這樣每一個線程都可以隨意修改自己的變量副本,而不會對其他線程產(chǎn)生影響。
??? ThreadLocal 類的常用方法
??? ThreadLocal() : 創(chuàng)建一個線程本地變量? ??? get() : 返回此線程局部變量的當前線程副本中的值? ??? initialValue() : 返回此線程局部變量的當前線程的"初始值"? ??? set(T value) : 將此線程局部變量的當前線程副本中的值設置為value
??? 例如:? ??????? 在上面例子基礎上,修改后的代碼為:? ??? 代碼實例:?
//只改Bank類,其余代碼與上同public class Bank{//使用ThreadLocal類管理共享變量accountprivate static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){@Overrideprotected Integer initialValue(){return 100;}};public void save(int money){account.set(account.get()+money);}public int getAccount(){return account.get();}}
??? 注:ThreadLocal與同步機制? ??????? a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多線程中相同變量的訪問沖突問題。? ??????? b.前者采用以"空間換時間"的方法,后者采用以"時間換空間"的方式
6.使用阻塞隊列實現(xiàn)線程同步
??? 前面5種同步方式都是在底層實現(xiàn)的線程同步,但是我們在實際開發(fā)當中,應當盡量遠離底層結構。? ??? 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助于簡化開發(fā)。? ??? 本小節(jié)主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實現(xiàn)線程的同步? ??? LinkedBlockingQueue<E>是一個基于已連接節(jié)點的,范圍任意的blocking queue。? ??? 隊列是先進先出的順序(FIFO),關于隊列以后會詳細講解~? ???LinkedBlockingQueue 類常用方法? ??? LinkedBlockingQueue() : 創(chuàng)建一個容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue? ??? put(E e) : 在隊尾添加一個元素,如果隊列滿則阻塞? ??? size() : 返回隊列中的元素個數(shù)? ??? take() : 移除并返回隊頭元素,如果隊列空則阻塞? ???代碼實例:? ??????? 實現(xiàn)商家生產(chǎn)商品和買賣商品的同步
1 package com.xhj.thread;2 3 import java.util.Random;4 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;5 6 /**7 * 用阻塞隊列實現(xiàn)線程同步 LinkedBlockingQueue的使用8 * 9 * @author XIEHEJUN
10 *
11 */
12 public class BlockingSynchronizedThread {
13 /**
14 * 定義一個阻塞隊列用來存儲生產(chǎn)出來的商品
15 */
16 private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
17 /**
18 * 定義生產(chǎn)商品個數(shù)
19 */
20 private static final int size = 10;
21 /**
22 * 定義啟動線程的標志,為0時,啟動生產(chǎn)商品的線程;為1時,啟動消費商品的線程
23 */
24 private int flag = 0;
25
26 private class LinkBlockThread implements Runnable {
27 @Override
28 public void run() {
29 int new_flag = flag++;
30 System.out.println("啟動線程 " + new_flag);
31 if (new_flag == 0) {
32 for (int i = 0; i < size; i++) {
33 int b = new Random().nextInt(255);
34 System.out.println("生產(chǎn)商品:" + b + "號");
35 try {
36 queue.put(b);
37 } catch (InterruptedException e) {
38 // TODO Auto-generated catch block
39 e.printStackTrace();
40 }
41 System.out.println("倉庫中還有商品:" + queue.size() + "個");
42 try {
43 Thread.sleep(100);
44 } catch (InterruptedException e) {
45 // TODO Auto-generated catch block
46 e.printStackTrace();
47 }
48 }
49 } else {
50 for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
51 try {
52 int n = queue.take();
53 System.out.println("消費者買去了" + n + "號商品");
54 } catch (InterruptedException e) {
55 // TODO Auto-generated catch block
56 e.printStackTrace();
57 }
58 System.out.println("倉庫中還有商品:" + queue.size() + "個");
59 try {
60 Thread.sleep(100);
61 } catch (Exception e) {
62 // TODO: handle exception
63 }
64 }
65 }
66 }
67 }
68
69 public static void main(String[] args) {
70 BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();
71 LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();
72 Thread thread1 = new Thread(lbt);
73 Thread thread2 = new Thread(lbt);
74 thread1.start();
75 thread2.start();
76
77 }
78
79 }
注:BlockingQueue<E>定義了阻塞隊列的常用方法,尤其是三種添加元素的方法,我們要多加注意,當隊列滿時:
add()方法會拋出異常
offer()方法返回false
put()方法會阻塞
7.使用原子變量實現(xiàn)線程同步
需要使用線程同步的根本原因在于對普通變量的操作不是原子的。
那么什么是原子操作呢? 原子操作就是指將讀取變量值、修改變量值、保存變量值看成一個整體來操作 即-這幾種行為要么同時完成,要么都不完成。 在java的util.concurrent.atomic包中提供了創(chuàng)建了原子類型變量的工具類, 使用該類可以簡化線程同步。 其中AtomicInteger?表可以用原子方式更新int的值,可用在應用程序中(如以原子方式增加的計數(shù)器), 但不能用于替換Integer;可擴展Number,允許那些處理機遇數(shù)字類的工具和實用工具進行統(tǒng)一訪問。 AtomicInteger類常用方法: AtomicInteger(int initialValue) : 創(chuàng)建具有給定初始值的新的AtomicInteger addAddGet(int dalta) : 以原子方式將給定值與當前值相加 get() : 獲取當前值 代碼實例: 只改Bank類,其余代碼與上面第一個例子同
1 class Bank {2 private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);3 4 public AtomicInteger getAccount() {5 return account;6 }7 8 public void save(int money) {9 account.addAndGet(money);
10 }
11 }?
補充--原子操作主要有: 對于引用變量和大多數(shù)原始變量(long和double除外)的讀寫操作; 對于所有使用volatile修飾的變量(包括long和double)的讀寫操作。
總結
以上是生活随笔 為你收集整理的java笔记--关于线程同步(7种同步方式) 的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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