Java多執行緒同步幾種的方法介紹
- 黄舟原創
- 2017-09-20 10:04:061499瀏覽
這篇文章主要介紹了java 多線程的同步幾種方法的相關資料,這裡提供5種方法，需要的朋友可以參考下
java 多線程的同步幾種方法
一、引言
前幾天面試，被大師虐殘了，好多基礎知識必須要重新拿起來啊。閒話不多說，進入正題。
二、為什麼要執行緒同步
因為當我們有多個執行緒要同時存取一個變數或物件時，如果這些執行緒中既有讀又有寫入操作時，就會導致變數值或物件的狀態出現混亂，進而導致程式異常。舉個例子，如果一個銀行帳戶同時被兩個執行緒操作，一個取100塊，一個存錢100塊。假設帳戶原本有0塊，如果取錢線程和存錢線程同時發生，會出現什麼結果呢？取錢不成功，帳戶餘額是100.取錢成功了，帳戶餘額是0.那到底是哪個呢？很難說清楚。因此多執行緒同步就是要解決這個問題。
三、不同步時的程式碼
Bank.java
package threadTest;
/**
* @author ww
*
*/
public class Bank {
private 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);
}
}SyncThreadTest.java
package threadTest;
/**
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*/
public class SyncThreadTest {
public static void main(String args[]){
final Bank bank=new Bank();
Thread tadd=new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while(true){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
bank.addMoney(100);
bank.lookMoney();
System.out.println("\n");
}
}
});
Thread tsub = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while(true){
bank.subMoney(100);
bank.lookMoney();
System.out.println("\n");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
});
tsub.start();
tadd.start();
}
}程式碼很簡單，我就不解釋了，看看運行結果怎麼樣？截取了其中的一部分，是不是很亂，有寫看不懂。
余额不足 账户余额：0 余额不足 账户余额：100 1441790503354存进：100 账户余额：100 1441790504354存进：100 账户余额：100 1441790504354取出：100 账户余额：100 1441790505355存进：100 账户余额：100 1441790505355取出：100 账户余额：100
四、使用同步時的程式碼
（1）同步方法：
即有synchronized關鍵字修飾的方法。 由於java的每個物件都有內建鎖，當用此關鍵字修飾方法時，內建鎖定會保護整個方法。在呼叫方法前，需要取得內建鎖，否則就處於阻塞狀態。
修改後的Bank.java
package threadTest;
/**
* @author ww
*
*/
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);
}
}再看看運行結果：
余额不足 账户余额：0 余额不足 账户余额：0 1441790837380存进：100 账户余额：100 1441790838380取出：100 账户余额：0 1441790838380存进：100 账户余额：100 1441790839381取出：100 账户余额：0
瞬間感覺可以理解了吧。
附註：synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法，此時如果呼叫該靜態方法，將會鎖住整個類別
（2）同步程式碼區塊
即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。被該關鍵字修飾的語句區塊會自動被加上內建鎖定，從而實現同步
Bank.java程式碼如下：
package threadTest;
/**
* @author ww
*
*/
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);
}
}運行結果如下：
余额不足 账户余额：0 1441791806699存进：100 账户余额：100 1441791806700取出：100 账户余额：0 1441791807699存进：100 账户余额：100
效果和方法一差不多。
註：同步是一種高開銷的操作，因此應該盡量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法，使用synchronized程式碼區塊同步關鍵程式碼即可。
（3）使用特殊域變數(Volatile)實現線程同步
a.volatile關鍵字為域變數的存取提供了一種免鎖機制b.使用volatile修飾域相當於告訴虛擬機器該域可能會被其他執行緒更新c.因此每次使用該域就要重新計算，而不是使用暫存器中的值d.volatile不會提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變數
Bank.java程式碼如下：
package threadTest;
/**
* @author ww
*
*/
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);
}
}運作效果怎麼樣呢？
余额不足 账户余额：0 余额不足 账户余额：100 1441792010959存进：100 账户余额：100 1441792011960取出：100 账户余额：0 1441792011961存进：100 账户余额：100
是不是又看不懂了，又亂了。這是為什麼呢？就是因為volatile不能保證原子操作導致的，因此volatile不能代替synchronized。另外volatile會組織編譯器對程式碼最佳化，因此能不使用它就不適用它吧。它的原理是每次要執行緒要存取volatile修飾的變數時都是從記憶體中讀取，而不是儲存快取當中讀取，因此每個執行緒存取到的變數值都是一樣的。這樣就保證同步了。
（4）使用重入鎖定實作執行緒同步
在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent套件來支援同步。 ReentrantLock類別是可重入、互斥、實現了Lock介面的鎖， 它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義，並且擴展了其能力。 ReenreantLock類別的常用方法有：ReentrantLock() : 建立一個ReentrantLock實例lock() : 取得鎖unlock() : 釋放鎖定：ReentrantLock()還有一個可以創造公平鎖的建構方法，但由於能大幅降低程式運行效率，不建議使用Bank.java程式碼修改如下：
package threadTest;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author ww
*
*/
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();//上锁
try{
count += money;
System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);
}finally{
lock.unlock();//解锁
}
}
// 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);
}
}運行效果怎麼樣呢？
余额不足 账户余额：0 余额不足 账户余额：0 1441792891934存进：100 账户余额：100 1441792892935存进：100 账户余额：200 1441792892954取出：100 账户余额：100
效果和前兩種方法差不多。
如果synchronized關鍵字能滿足使用者的需求，就用synchronized，因為它能簡化程式碼 。如果需要更進階的功能，就用ReentrantLock類，此時要注意及時釋放鎖，否則會出現死鎖，通常在finally程式碼釋放鎖
（5）使用局部變數實現執行緒同步
Bank.java程式碼如下：
package threadTest;
/**
* @author ww
*
*/
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());
}
}運行效果：
余额不足 账户余额：0 余额不足 账户余额：0 1441794247939存进：100 账户余额：100 余额不足 1441794248940存进：100 账户余额：0 账户余额：200 余额不足 账户余额：0 1441794249941存进：100 账户余额：300
看了運行效果，一開始一頭霧水，怎麼只讓存，不讓取？看看ThreadLocal 的原理：
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生影響。現在明白了吧，原來每個執行緒運行的都是一個副本，也就是說存錢和拿錢是兩個帳戶，知識名字相同而已。所以就會發生上面的效果。
ThreadLocal與同步機制
a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多執行緒中相同變數的存取衝突問題b.前者採用以」空間換時間」的方法，後者採用以」時間換空間」的方式
以上是Java多執行緒同步幾種的方法介紹的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！