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java中线程同步的几种方法

解影视 89

前言:

而今小伙伴们对“java线程同步”大致比较着重,朋友们都需要知道一些“java线程同步”的相关资讯。那么小编也在网络上搜集了一些对于“java线程同步””的相关知识,希望看官们能喜欢,我们一起来了解一下吧!

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:

/** * 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());        }             }}

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

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

/** * 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用 * * @author XIEHEJUN * */public class BlockingSynchronizedThread {    /**     * 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品     */    private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();    /**     * 定义生产商品个数     */    private static final int size = 10;    /**     * 定义启动线程的标志,为0时,启动生产商品的线程;为1时,启动消费商品的线程     */    private int flag = 0;    private class LinkBlockThread implements Runnable {        @Override        public void run() {            int new_flag = flag++;            System.out.println("启动线程 " + new_flag);            if (new_flag == 0) {                for (int i = 0; i < size; i++) {                    int b = new Random().nextInt(255);                    System.out.println("生产商品:" + b + "号");                    try {                        queue.put(b);                    } catch (InterruptedException e) {                        // TODO Auto-generated catch block                        e.printStackTrace();                    }                    System.out.println("仓库中还有商品:" + queue.size() + "个");                    try {                        Thread.sleep(100);                    } catch (InterruptedException e) {                        // TODO Auto-generated catch block                        e.printStackTrace();                    }                }            } else {                for (int i = 0; i < size / 2; i++) {                    try {                        int n = queue.take();                        System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品");                    } catch (InterruptedException e) {                        // TODO Auto-generated catch block                        e.printStackTrace();                    }                    System.out.println("仓库中还有商品:" + queue.size() + "个");                    try {                        Thread.sleep(100);                    } catch (Exception e) {                        // TODO: handle exception                    }                }            }        }    }    public static void main(String[] args) {        BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();        LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();        Thread thread1 = new Thread(lbt);        Thread thread2 = new Thread(lbt);        thread1.start();        thread2.start();    }}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
方法七: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

AtomicInteger addAddGet(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);    }}

标签: #java线程同步