Java中的執行緒同步與互斥機制

Java中的執行緒同步與互斥機制

在Java中，多執行緒是一個重要的技術。要有效率地並發執行多個任務，需要掌握執行緒之間的同步和協作機制。本文將介紹Java中的執行緒同步和互斥機制。

1. 執行緒同步

執行緒同步指的是多個執行緒在執行過程中，透過合作來完成指定的任務。多個執行緒執行的程式碼段互斥地存取共享資源，執行完一段程式碼後，只有一個執行緒能夠存取共享資源，其他執行緒需要等待。執行緒同步遵循以下基本原則：

（1）原子性：某段程式碼在同一時間只能由一個執行緒存取。

（2）可重入性：當執行緒多次執行一個同步區塊時，不會因為自身已經持有鎖而被鎖死。在

Java中，有兩種​​保持同步方式，分別為synchronized和Lock。

1.1 synchronized

synchronized是Java中最基本的同步機制。 synchronized同步區塊的格式如下：

synchronized（物件）{

//程式碼段

##}

其中，物件是需要同步的共用資源，例如對象的方法或物件本身。 synchronized關鍵字修飾的程式碼區塊，同一時間只能有一個執行緒存取該程式碼區塊。例如：

public synchronized void method(){

//代码

}

上面的程式碼範例中，method()方法是用synchronized關鍵字修飾的，只有單一的線程可以同時執行這個方法。在多執行緒中就可以保證存取該方法的執行緒是同步的。

1.2 Lock

Lock機制提供了更細粒度的鎖定控制。 Lock是Java中的一個接口，透過Lock接口的子類ReentrantLock實現，Lock鎖的使用方式與synchronized關鍵字有些類似，但是在使用上使用更加靈活。在使用Lock機制時，需要取得鎖定和釋放鎖定的程式碼段包含在try和finally程式碼區塊中。例如：

Lock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
try {

//代码段

} finally {

lock.unlock();

}

在上述程式碼中，使用了lock()方法鎖定了共享資源，使用unlock()方法釋放了鎖定。由於Lock機制具有更細粒度的鎖定控制，因此在某些高性能場合中，更加適用。

互斥機制

互斥機制指的是多執行緒執行過程中保證同一時間只有一個執行緒能夠存取共享資源。在 Java中，有兩種​​方式來實現互斥機制，分別為synchronized和Lock。

2.1 synchronized

synchronized同步區塊不僅可以實現執行緒同步，還可以實現互斥機制。使用synchronized實作互斥機制的程式碼範例如下：

public synchronized void method(){

//代码段

}

上述程式碼中，在方法前面加上了synchronized同步關鍵字，這保證了在同一時間內，只有一個執行緒可以存取這段程式碼，從而實現了互斥機制。

2.2 Lock

使用LockAPI庫中提供的互斥機制，同樣可以實現互斥機制。使用Lock機制實作互斥機制的程式碼範例如下：

private final Lock lock = new ReentrantLock();

public void method() {

lock.lock();
try {
    //代码段
} finally {
    lock.unlock();
}

}

上述程式碼中，使用了lock()方法鎖定了共享資源，使用unlock()方法釋放了鎖定，從而實現了互斥機制。

線程同步和互斥機制的比較

synchronized同步區塊和Lock機制都可以實現線程同步和互斥機制，但是兩者之間也有一些差異。

（1）粒度不同：synchronized同步區塊的粒度較大，而Lock機制是透過Lock介面提供的粒度較小，可以使用Lock機制定義更個人化的鎖，同時也可以控制鎖的釋放。

（2）可見度不同：使用synchronized同步區塊時，當一個執行緒擁有鎖定時，另外一個執行緒是看不到鎖的，因此不能單獨的控制鎖的釋放。而使用Lock機制，當一個執行緒取得到鎖之後，鎖對於所有執行緒都是可見的，可以控制鎖的釋放。

綜上，Java中的執行緒同步和互斥機制是多執行緒程式設計中非常重要的機制。不同的應用場景需要使用不同的同步和互斥機制，選擇合適的機制可以大幅提高多執行緒應用程式的執行效率。

以上是Java中的執行緒同步與互斥機制的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！