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Java基礎學習之執行緒同步方法總結

        引入執行緒同步的原因:當有多個執行緒要同時訪問一個變數或物件時,如果這些執行緒中既有讀又有寫操作時,就會導致變數值或物件的狀態出現混亂,從而導致程式異常,使用者也得不到想要的結果。比如,如果一個銀行賬戶同時被兩個執行緒操作,一個取100塊,一個存錢100塊。假設賬戶原本有0塊,如果取錢執行緒和存錢執行緒同時發生,會出現什麼結果呢?取錢不成功,賬戶餘額是100;取錢成功了,賬戶餘額是0。那到底是哪個呢?很難說清楚。有了多執行緒同步就可以輕鬆解決這個問題。多執行緒同步主要有以下幾種方法:

1.同步方法

  同步方法即用synchronized關鍵字修飾的方法。
  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。程式碼如:

public synchronized void save(){}

  PS: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。
  synchronized既可以保證可見性,又能夠保證原子性:
  (1)、可見性體現在:通過synchronized或者Lock能保證同一時刻只有一個執行緒獲取鎖然後執行同步程式碼,並且在釋放鎖之前會將對變數的修改重新整理到主存中;
  (2)、原子性表現在:要麼不執行,要麼執行到底。

2.同步程式碼塊

  同步程式碼塊即用synchronized關鍵字修飾的語句塊。被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內建鎖,從而實現同步。程式碼如下單例模式雙重檢查鎖定方式實現的例項方法:

    //雙重檢查鎖機制
    public static SingleTon getInstance(){
        if (singleTonInstance==null){
            synchronized (SingleTon.class){
                if (singleTonInstance==null){
                    singleTonInstance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return singleTonInstance;
    }

  PS: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。

3.使用特殊域變數(volatile)實現執行緒同步

  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,因此每次使用該域要從主存獲取,而不是使用暫存器中的值。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。
  volatile是變數修飾符,其修飾的變數具有可見性。可見性也就是說一旦某個執行緒修改了該被volatile修飾的變數,它會保證修改的值會立即被更新到主存,當有其他執行緒需要讀取時,可以立即獲取修改之後的值。在Java中為了加快程式的執行效率,對一些變數的操作通常是在該執行緒的暫存器或是CPU快取上進行的,之後才會同步到主存中,而加了volatile修飾符的變數則是直接讀寫主存。
  PS: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。

4.使用重入鎖實現執行緒同步

  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

  PS:關於Lock物件和synchronized關鍵字的選擇:
  a.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;
  b.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。

5.使用區域性變數實現執行緒同步

  使用ThreadLocal管理變數時,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。
  PS: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,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。

6.使用阻塞佇列實現執行緒同步

  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)

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。
  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。