java 协同 共享编辑文档怎么实现

3.1 共享带来的问题

两个线程对同一个数分别执行相同次数的+1和-1操作，那么最后的结果一定是0吗？

目录

• 3.1 共享带来的问题
• 3.2 临界区
• 3.3 竞态条件
• 3.4 synchronize解决方案
• 3.5 synchronized面对对象改进
• 3.6 方法上的synchronized

package com.sharing_model;

/**
 * 共享问题：
 * 两个线程对同一个数分别执行相同次数的+1和-1操作，那么最后的结果一定是0吗？
 */
public class SharingProblem {
    private static int num = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000 ; i++) {
                num++;
            }
        }, "t1");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000 ; i++) {
                num--;
            }
        }, "t2");

        t1.start();
        t2.start();

        //让t1,t2线程都执行完成
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println(num);
    }
}

问题分析：

以上的结果可能是正数、负数、零。为什么？因为Java中对静态变量的自增，自减并不是原子操作，要彻底理解，必须从字节码来进行分析

例如对i++而言（i为静态变量），实际会产生如下的JVM字节码指令：

而对应i–也是类似：

而Java的内存模型如下，完成静态变量的自增、自减需要在主存和工作内存中进行数据交换：

3.2 临界区

一个程序运行多个线程本身是没有问题的，问题出在多个线程访问共享资源，多个线程读共享资源其实也没有问题，问题出在多个线程对共享资源的读写操作时发生指令交错，就会出现问题

一段代码块中如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码为临界区

如下所示：

static int counter = 0;

//临界区
static void increment() {
  counter++;
}

//临界区
static void decrement() {
  counter--;
}

3.3 竞态条件

多个线程在临界区中执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件

3.4 synchronize解决方案

为了避免临界区的竞态条件发生，有多种手段可以达到目的。

• 阻塞式的解决方案：synchronized，Lock
• 非阻塞式的解决方案：原子变量

本次课使用阻塞式的解决方案：synchronized，来解决上述问题，即俗称的对象锁，同一时刻至多只有一个线程能持有对象锁，其他线程再想获取这个对象锁的时候就会阻塞住。这样就能保住拥有锁的线程可以安全的执行临界区内的代码，不用担心线程上下文切换

注意：

虽然Java中互斥和同步都可以采用synchronize关键字来完成，但它们还是有区别的：

• 互斥是保住临界区的竞态条件发生，同一时刻只能有一个线程执行临界区代码
• 同步是由于线程执行的先后、顺序不同、需要一个线程等待其他线程运行到某个点

package com.sharing_model;

import java.io.ObjectInput;

/**
 * Synchronized解决同步问题
 */
public class Synchronized {

    static int counter = 0;
    static Object  lock = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                synchronized (lock) {
                    counter++;
                }
            }
        }, "t1");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000 ; i++) {
                synchronized (lock) {
                    counter--;
                }
            }
        }, "t2");

        t1.start();
        t2.start();

        System.out.println(counter);
    }
}

3.5 synchronized面对对象改进

package com.sharing_model;

import javax.print.attribute.standard.Chromaticity;
import java.security.ProtectionDomain;

/**
 * 锁对象面对对象改进
 */
public class Synchronized_OOP {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Room room = new Room();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                room.increment();
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5000; i++) {
                room.decrement();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println(room.getNumber());
    }
}

class Room {
    
    private int number = 0;
    
    public void increment() {
        synchronized (this) {
            number++;
        }
    }
    
    public void decrement() {
        synchronized (this) {
            number--;
        }
    }
    
    public int getNumber() {
        synchronized (this) {
            return number;
        }
    }
}

3.6 方法上的synchronized