Java語言執行緒同步與互斥的實作方法

Java語言是在早期引入了多執行緒的語言，執行緒的運用使得Java語言在程式的並發處理上大放異彩。然而線程間的同步問題和互斥問題一直是程式設計過程中的關鍵。在Java語言中，執行緒同步和互斥的實作方法有許多，本文將介紹其中的幾種方法。

一、使用synchronized關鍵字實現同步和互斥

synchronized是Java語言中最基礎的實現同步和互斥的方式。在Java中，每個物件都有一個監視器，當一個執行緒進入監視器的程式碼區塊時，就獲得了該物件的鎖，其他需要執行該鎖定程式碼區塊的執行緒就只能等待。當一個執行緒執行完畢後，釋放該物件的鎖，其他等待該物件的執行緒就可以進入程式碼區塊並重複上述過程。

使用synchronized的實作方式比較簡單，只要在需要同步的方法或程式碼區塊前加入關鍵字synchronized即可。例如：

public synchronized void method1(){
  //...
}

或使用程式碼區塊：

public void method1(){
  synchronized(this) {
    //...
  }
}

synchronized的另一種形式是類別鎖定。使用類別鎖時，監視器是同一個類別的Class物件。例如：

public class MyClass {
  public static synchronized void method1(){
    //...
  }
}

以上程式碼中，對於MyClass的所有實例，都共用同一個MyClass類別的Class物件。

二、使用ReentrantLock實現同步和互斥

與synchronized關鍵字不同，ReentrantLock是一個類別而不是一個關鍵字。 ReentrantLock有類似synchronized的功能，但提供了更強大的同步和互斥機制的控制。相較之下，ReentrantLock的使用方式更加靈活，例如可以實現公平的鎖獲取，某線程對鎖的獲取次數計數等。

ReentrantLock的使用方法如下：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
  //...
} finally {
  lock.unlock();
}

ReentrantLock具有可重入性，即同一個執行緒可以多次獲得鎖定。

三、使用CountDownLatch實作同步

CountDownLatch是一個進行執行緒同步的工具類，它允許一個或多個執行緒等待另一個或多個執行緒執行完畢。 CountDownLatch提供了一個倒數計數器，需要等待的執行緒需要呼叫Countdown()方法將計數器減1，當計數器為0時，則等待的執行緒可以繼續執行。

使用CountDownLatch可以讓一個執行緒等待另一個執行緒啟動完畢後再繼續執行。例如：

//初始化计数器为1
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

//线程1
new Thread(new Runnable() {
  public void run(){
    //其他操作
    latch.countDown();
  }
}).start();

//线程2等待线程1启动完毕
latch.await();

//线程2继续执行

四、使用Semaphore實作同步和互斥

Semaphore是另一個Java並發工具類，允許控制並發存取特定資源的執行緒數。 Semaphore維護一組許可證，執行緒在請求許可證時，可以接收許可證並繼續執行。當許可證用完之後，需要等待其他執行緒歸還許可證後才能繼續執行。

使用Semaphore可以限制同時存取某個資源的執行緒數，例如：

//初始化Semaphore，设定同时允许2个线程访问
Semaphore semaphore = new Semaphore(2);

//其他线程请求许可证
semaphore.acquire();

//许可证使用完毕后释放
semaphore.release();

#總結：

以上是Java語言中實作執行緒同步和互斥的幾種方法，其中synchronized是最基本的實作方式，ReentrantLock提供了更強大的控制機制，而CountDownLatch和Semaphore則可以很好地控制執行緒之間的協作和並發。在實際程式設計中，合理選擇並靈活使用這些工具，可以有效地避免Java程式的執行緒同步和互斥問題。

以上是Java語言執行緒同步與互斥的實作方法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！