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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; /** * 线程同步的运用 * * @author xiehejun * */ public class synchronizedthread { class bank { private int account = 100; public int getaccount() { return account; } /** * 用同步方法实现 * * @param money */ public synchronized void save(int money) { account += money; } /** * 用同步代码块实现 * * @param 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()); } } } /** * 建立线程,调用内部类 */ 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<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
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<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
package com.xhj.thread; import java.util.random; import java.util.concurrent.linkedblockingqueue; /** * 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
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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