关于线程同步（7种同步方式）
为什么要使用同步？
java容许多线程并发控制，当多个线程同时操做一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查）， html
将会致使数据不许确，相互之间产生冲突，所以加入同步锁以免在该线程没有完成操做以前，被其余线程的调用，
从而保证了该变量的惟一性和准确性。 java
1.同步方法
即有synchronized关键字修饰的方法。 多线程
因为java的每一个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时， 并发
内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，须要得到内置锁，不然就处于阻塞状态。dom
代码如： ide
public synchronized void save(){}
注： synchronized关键字也能够修饰静态方法，此时若是调用该静态方法，将会锁住整个类 工具
2.同步代码块
即有synchronized关键字修饰的语句块。 this
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atom
代码如：
spa
synchronized(object){ }
注：同步是一种高开销的操做，所以应该尽可能减小同步的内容。
一般没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码便可。
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 + "帐户余额为：" + bank.getAccount());
}
}
}
/**
* 创建线程，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
- volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，
- 使用volatile修饰域至关于告诉虚拟机该域可能会被其余线程更新，
- 所以每次使用该域就要从新计算，而不是使用寄存器中的值
- volatile不会提供任何原子操做，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，便可实现线程同步。
代码实例：
//只给出要修改的代码，其他代码与上同
class Bank {
//须要同步的变量加上volatile
private volatile int account = 100;
public int getAccount() {
return account;
}
//这里再也不须要synchronized
public void save(int money) {
account += money;
}
｝
注：多线程中的非同步问题主要出如今对域的读写上，若是让域自身避免这个问题，则就不须要修改操做该域的方法。 用final域，有锁保护的域和volatile域能够避免非同步的问题。
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方法和快具备相同的基本行为和语义，而且扩展了其能力
ReenreantLock类的经常使用方法有：
- ReentrantLock() : 建立一个ReentrantLock实例
- lock() : 得到锁
- unlock() : 释放锁
注：ReentrantLock()还有一个能够建立公平锁的构造方法，但因为能大幅度下降程序运行效率，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，其他代码与上同
class Bank {
private int account = 100;
//须要声明这个锁
private Lock lock = new ReentrantLock();
public int getAccount() {
return account;
}
//这里再也不须要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：
- 最好两个都不用，使用一种java.util.concurrent包提供的机制, 可以帮助用户处理全部与锁相关的代码。
- 若是synchronized关键字能知足用户的需求，就用synchronized，由于它能简化代码
- 若是须要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，不然会出现死锁，一般在finally代码释放锁
5.使用局部变量实现线程同步
若是使用ThreadLocal管理变量，则每个使用该变量的线程都得到该变量的副本，
副本之间相互独立，这样每个线程均可以随意修改本身的变量副本，而不会对其余线程产生影响。
ThreadLocal 类的经常使用方法
- ThreadLocal() : 建立一个线程本地变量
- 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，其他代码与上同
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，可是咱们在实际开发当中，应当尽可能远离底层结构。
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>是一个基于已链接节点的，范围任意的blocking queue。
队列是先进先出的顺序（FIFO），关于队列之后会详细讲解~
LinkedBlockingQueue 类经常使用方法
- LinkedBlockingQueue() : 建立一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue
- put(E e) : 在队尾添加一个元素，若是队列满则阻塞
- size() : 返回队列中的元素个数
- take() : 移除并返回队头元素，若是队列空则阻塞
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>定义了阻塞队列的经常使用方法，尤为是三种添加元素的方法，咱们要多加注意，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
须要使用线程同步的根本缘由在于对普通变量的操做不是原子的。
那么什么是原子操做呢？
原子操做就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值当作一个总体来操做
即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。
在java的util.concurrent.atomic包中提供了建立了原子类型变量的工具类，
使用该类能够简化线程同步。
其中AtomicInteger 表能够用原子方式更新int的值，可用在应用程序中(如以原子方式增长的计数器)，
但不能用于替换Integer；可扩展Number，容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类经常使用方法：
- AtomicInteger(int initialValue) : 建立具备给定初始值的新的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，其他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--原子操做主要有：
- 对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操做；
- 对于全部使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操做。
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