【多线程】程序猿进阶多线程（四）—— 线程同步

一、前言

      在上一篇博客，小编向大家介绍了线程的状态，算是进一步拉开了多线程的面试，在这篇博客中，小编向大家介绍一下多线程中常见问题有线程同步和线程通信，这篇博客中小编向大家介绍线程同步。

二、什么是线程同步？？

      线程同步：可以理解为多个线程同时执行一段代码，他们不能同时都执行，得等到一个执行完了，其他的再抢到机会，再执行。

      说的比较专业点，就是多个线程访问一个共享资源，要保证资源的线程安全，就要一个执行完了，其他依次执行。

三、通过上面方法可以保证线程同步呢？

      java是完全支持多线程的，自然保证线程同步的方式也有很多。

3.1 synchronized 同步块

      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。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。

      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。

      synchronized 可以加到类上，也可以加到方法上，也可以加到代码块上。

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();
        }
 
    }

3.2 ReenreantLock 重入锁

      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 rl = new ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
lock() : 获得锁
unlock() : 释放锁
tryLock():如果获得了锁即返回true，没有获得锁就返回false；
tryLock (long timeout, TimeUnit unit) ： 如果获得锁就返回true，如果有别的线程在使用，就等待指定参数时间，如果获取就返回true，如果还没有获取就返回false。

      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。

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();
                }
                
            }
        ｝

3.3 volatile

      volatile 用于修饰变量。被volatile修饰的变量对于所有线程是可见的。也就是说，A线程修改了volatile修饰的变量const，B线程使用变量const的时候，值为A修改后的。

      原理剖析：

      在Java内存模型(JMM)中，每一个线程都有一个对应的本地内存，所有线程公用一个主内存。当volatile变量改变的时候，就要先改变本地内存，在改变主内存。所以所有的线程可以通过主内存进行。

      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。

      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。

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;
            }
        ｝

3.4 ThreadLocal 局部变量

       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

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();
            }
        }

四、对比

      面试的时候，会经常问以下类似的问题：

• synchronized与Lock的区别
• Java中Volatile 和synchronized区别

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      synchronized是java关键字，是jvm层面的，可以对其进行监控判断锁是否获取，Lock是一个类，就有对获取锁的方法。

      使用synchronized可以使得代码更加简洁，使用Lock，可能会引起锁忘记关闭，从而引起不必要的错误，所以使用lock就要在finally中关闭锁unlock（）；

      在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

      线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断；如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

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五、小结

      线程同步是多线程中很重要的部分，是应对高并发最得当的方法，多线程可以提高线程运行速度，一方面也会影响线程，所以要谨慎使用。