java中執行緒同步的幾種方法
方法一:
使用synchronized關鍵字
由於java的每個物件都有一個內建鎖,當用此關鍵字修飾方法時, 內建鎖會保護整個方法。在呼叫該方法前,需要獲得內建鎖,否則就處於阻塞狀態。
注: synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法,此時如果呼叫該靜態方法,將會鎖住整個類。
注:同步是一種高開銷的操作,因此應該儘量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法,使用synchronized程式碼塊同步關鍵程式碼即可。
同步方法:給一個方法增加synchronized修飾符之後就可以使它成為同步方法,這個方法可以是靜態方法和非靜態方法,但是不能是抽象類的抽象方法,也不能是介面中的介面方法。
執行緒在執行同步方法時是具有排它性的。當任意一個執行緒進入到一個物件的任意一個同步方法時,這個物件的所有同步方法都被鎖定了,在此期間,其他任何執行緒都不能訪問這個物件的任意一個同步方法,直到這個執行緒執行完它所呼叫的同步方法並從中退出,從而導致它釋放了該物件的同步鎖之後。在一個物件被某個執行緒鎖定之後,其他執行緒是可以訪問這個物件的所有非同步方法的。
同步塊:同步塊是通過鎖定一個指定的物件,來對同步塊中包含的程式碼進行同步;而同步方法是對這個方法塊裡的程式碼進行同步,而這種情況下鎖定的物件就是同步方法所屬的主體物件自身。如果這個方法是靜態同步方法呢?那麼執行緒鎖定的就不是這個類的物件了,也不是這個類自身,而是這個類對應的java.lang.Class型別的物件。同步方法和同步塊之間的相互制約只限於同一個物件之間,所以靜態同步方法只受它所屬類的其它靜態同步方法的制約,而跟這個類的例項(物件)沒有關係。
如果一個物件既有同步方法,又有同步塊,那麼當其中任意一個同步方法或者同步塊被某個執行緒執行時,這個物件就被鎖定了,其他執行緒無法在此時訪問這個物件的同步方法,也不能執行同步塊。
synchronized 關鍵字用於保護共享資料。請大家注意“共享資料”,你一定要分清哪些資料是共享資料
例項:
package com.gcc.interview.synchro;
/**
* 建立執行緒
* @author gcc
*
* 2018年3月9日
*/
public class MybanRunnable implements Runnable{
private Bank bank;
public MybanRunnable(Bank bank) {
this.bank = bank;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++) {
bank.save1(100);
System.out.println("賬戶餘額是---"+bank.getAccount());
}
}
}
package com.gcc.interview.synchro;
/**
* 銀行存款例項
* @author gcc
*
* 2018年3月9日
*/
class Bank{
private int account = 100;
public int getAccount() {
return account;
}
//同步方法
public synchronized void save(int money) {
account+=money;
}
public void save1(int money) {
//同步程式碼塊
synchronized(this) {
account+=money;
}
}
public void userThread() {
Bank bank = new Bank();
MybanRunnable my1 = new MybanRunnable(bank);
System.out.println("執行緒1");
Thread th1 = new Thread(my1);
th1.start();
System.out.println("執行緒2");
Thread th2 = new Thread(my1);
th2.start();
}
}
方法二:
wait和notify
wait():使一個執行緒處於等待狀態,並且釋放所持有的物件的lock。
sleep():使一個正在執行的執行緒處於睡眠狀態,是一個靜態方法,呼叫此方法要捕捉InterruptedException異常。
notify():喚醒一個處於等待狀態的執行緒,注意的是在呼叫此方法的時候,並不能確切的喚醒某一個等待狀態的執行緒,而是由JVM確定喚醒哪個執行緒,而且不是按優先順序。
Allnotity():喚醒所有處入等待狀態的執行緒,注意並不是給所有喚醒執行緒一個物件的鎖,而是讓它們競爭。
方法三:
使用特殊域變數volatile實現執行緒同步
a.volatile關鍵字為域變數的訪問提供了一種免鎖機制
b.使用volatile修飾域相當於告訴虛擬機器該域可能會被其他執行緒更新
c.因此每次使用該域就要重新計算,而不是使用暫存器中的值
d.volatile不會提供任何原子操作,它也不能用來修飾final型別的變數
例如:
在上面的例子當中,只需在account前面加上volatile修飾,即可實現執行緒同步。
//只給出要修改的程式碼,其餘程式碼與上同
class Bank {
//需要同步的變數加上volatile
private volatile int account = 100;
public int getAccount() {
return account;
}
//這裡不再需要synchronized
public void save(int money) {
account += money;
}
}
注:多執行緒中的非同步問題主要出現在對域的讀寫上,如果讓域自身避免這個問題,則就不需要修改操作該域的方法。
用final域,有鎖保護的域和volatile域可以避免非同步的問題。
方法四:
使用重入鎖實現執行緒同步
在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支援同步。
ReentrantLock類是可重入、互斥、實現了Lock介面的鎖,它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義,並且擴充套件了其能力。
ReenreantLock類的常用方法有:
ReentrantLock() : 建立一個ReentrantLock例項
lock() : 獲得鎖
unlock() : 釋放鎖
注:ReentrantLock()還有一個可以建立公平鎖的構造方法,但由於能大幅度降低程式執行效率,不推薦使用
private int account = 100;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public int getAccount() {
return account;
}
//同步方法
public void save(int money) {
lock.lock();
try {
account+=money;
} finally {
lock.unlock();
}
}
注:關於Lock物件和synchronized關鍵字的選擇:
a.最好兩個都不用,使用一種java.util.concurrent包提供的機制,能夠幫助使用者處理所有與鎖相關的程式碼。
b.如果synchronized關鍵字能滿足使用者的需求,就用synchronized,因為它能簡化程式碼
c.如果需要更高階的功能,就用ReentrantLock類,此時要注意及時釋放鎖,否則會出現死鎖,通常在finally程式碼釋放鎖
方法五:
使用區域性變數來實現執行緒同步
如果使用ThreadLocal管理變數,則每一個使用該變數的執行緒都獲得該變數的副本,副本之間相互獨立,這樣每一個執行緒都可以隨意修改自己的變數副本,而不會對其他執行緒產生影響。
ThreadLocal 類的常用方法
ThreadLocal() : 建立一個執行緒本地變數
get() : 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值
initialValue() : 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒的"初始值"
set(T value) : 將此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值設定為value
//只改Bank類,其餘程式碼與上同
public class Bank{
//使用ThreadLocal類管理共享變數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與同步機制
a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多執行緒中相同變數的訪問衝突問題。
b.前者採用以"空間換時間"的方法,後者採用以"時間換空間"的方式
方法六:
使用阻塞佇列實現執行緒同步
前面5種同步方式都是在底層實現的執行緒同步,但是我們在實際開發當中,應當儘量遠離底層結構。 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助於簡化開發。 本小節主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實現執行緒的同步 LinkedBlockingQueue<E>是一個基於已連線節點的,範圍任意的blocking queue。 佇列是先進先出的順序(FIFO),關於佇列以後會詳細講解~LinkedBlockingQueue 類常用方法 LinkedBlockingQueue() : 建立一個容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue put(E e) : 在隊尾新增一個元素,如果佇列滿則阻塞 size() : 返回佇列中的元素個數 take() : 移除並返回隊頭元素,如果佇列空則阻塞程式碼例項: 實現商家生產商品和買賣商品的同步
注:BlockingQueue<E>定義了阻塞佇列的常用方法,尤其是三種新增元素的方法,我們要多加註意,當佇列滿時:
add()方法會丟擲異常
offer()方法返回false
put()方法會阻塞
7.使用原子變數實現執行緒同步
需要使用執行緒同步的根本原因在於對普通變數的操作不是原子的。
那麼什麼是原子操作呢?原子操作就是指將讀取變數值、修改變數值、儲存變數值看成一個整體來操作即-這幾種行為要麼同時完成,要麼都不完成。在java的util.concurrent.atomic包中提供了建立了原子型別變數的工具類,使用該類可以簡化執行緒同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值,可用在應用程式中(如以原子方式增加的計數器),但不能用於替換Integer;可擴充套件Number,允許那些處理機遇數字類的工具和實用工具進行統一訪問。
AtomicInteger類常用方法:
AtomicInteger(int initialValue) : 建立具有給定初始值的新的
AtomicIntegeraddAddGet(int dalta) : 以原子方式將給定值與當前值相加
get() : 獲取當前值
程式碼例項:
只改Bank類,其餘程式碼與上面第一個例子同
class Bank {
private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
public AtomicInteger getAccount() {
return account;
}
public void save(int money) {
account.addAndGet(money);
}
}
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