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java多线程之线程同步七种方式代码示例

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

java多线程之线程同步七种方式代码示例

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。

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。 

    代码实例:

package com.xhj.thread;
  
  public class SynchronizedThread {
    class Bank {
      private int account = 100;
      public int getAccount() {
 return account;
      }
      
      public synchronized void save(int money) {
 account += 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());
 }
      }
    }
    
    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:

//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。

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 

    例如: 

        在上面例子的基础上,改写后的代码为: 

    代码实例:

//只给出要修改的代码,其余代码与上同
    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:

//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 account = new ThreadLocal(){
 @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

6.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来实现线程的同步
    linkedBlockingQueue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

package com.xhj.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.linkedBlockingQueue;

public class BlockingSynchronizedThread {
  
  private linkedBlockingQueue queue = new linkedBlockingQueue();
  
  private static final int size = 10;
  
  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

7.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);
    }
  }

补充--原子操作主要有:

  对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作;
  对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

代码的世界里,你就是上帝。

总结

以上就是本文关于java多线程之线程同步七种方式代码示例的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站:Java多线程饥饿与公平介绍及代码示例、Java编程之多线程死锁与线程间通信简单实现代码、Java多线程阻塞与唤醒代码示例等,有什么问题可以随时留言,小编会及时回复大家的。感谢朋友们对本站的支持!

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