java run 同步 java 同步方法

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编程小天匠 2023-07-16 16:36:00

文章标签 java run 同步 java 开发语言 jvm 线程同步 文章分类 Java 后端开发

文章目录

前言

为何要使用同步？
java实现同步的五种方式：

1.同步方法：
2. 同步代码块
3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步
4.使用重入锁实现线程同步
5.使用局部变量实现线程同步

前言

为何要使用同步？

避免多线程数据不一致，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，不被其他线程的调用，从而保证了该变量的唯一性和准确性。

java实现同步的五种方式：

使用sychronized关键字修饰的同步方法；
使用sychronized关键字修饰的代码块
使用特殊域变量（volatile）成员变量
使用重入锁reentrantLock，该锁有lock,和unlock方法
使用局部变量,用threadLoacl管理变量

注：使用sychronized属于重量级的同步方式，volatile是轻量级的

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.lm.thread;
    /**线程同步的运用*/
    public class SynchronizedThread {
        class Bank {
            private int account = 100;
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            /*** 用同步方法实现*/
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }
   /** * 用同步代码块实现 */
            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

volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，属于轻量级同步策略
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，
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
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，保证可见性和禁止指令重排

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。

//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 ReentrantLock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；不加参数默认非公平锁。

例如：

//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();//无参数是非公平锁 
        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

在上面例子基础上，修改后的代码为：

//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();
            }
        }