当前位置: 移动技术网 > IT编程>开发语言>Java > java多线程之线程同步七种方式代码示例

java多线程之线程同步七种方式代码示例

2019年07月19日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

田歌微博,五个字的成语,nautica香水

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!

如对本文有疑问,请在下面进行留言讨论,广大热心网友会与你互动!! 点击进行留言回复

相关文章:

验证码:
移动技术网