当前位置: 首页 > 编程笔记 >

五种Java多线程同步的方法

江超英
2023-03-14
本文向大家介绍五种Java多线程同步的方法,包括了五种Java多线程同步的方法的使用技巧和注意事项,需要的朋友参考一下

为什么要线程同步

因为当我们有多个线程要同时访问一个变量或对象时,如果这些线程中既有读又有写操作时,就会导致变量值或对象的状态出现混乱,从而导致程序异常。举 个例子,如果一个银行账户同时被两个线程操作,一个取100块,一个存钱100块。假设账户原本有0块,如果取钱线程和存钱线程同时发生,会出现什么结果 呢?取钱不成功,账户余额是100.取钱成功了,账户余额是0.那到底是哪个呢?很难说清楚。因此多线程同步就是要解决这个问题。

一、不同步时的代码

Bank.java 
 
package threadTest; 
 
/** 
* @author ww 
* 
*/ 
public class Bank { 
 
 private int count =0;//账户余额 
 
 //存钱 
 public void addMoney(int money){ 
  count +=money; 
  System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进:"+money); 
 } 
 
 //取钱 
 public void subMoney(int money){ 
  if(count-money < 0){ 
   System.out.println("余额不足"); 
   return; 
  } 
  count -=money; 
  System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); 
 } 
 
 //查询 
 public void lookMoney(){ 
  System.out.println("账户余额:"+count); 
 } 
} 
 
SyncThreadTest.java 
 
package threadTest; 
 
public class SyncThreadTest { 
 
 public static void main(String args[]){ 
  final Bank bank=new Bank(); 
 
  Thread tadd=new Thread(new Runnable() { 
 
   @Override 
   public void run() { 
    // TODO Auto-generated method stub 
    while(true){ 
     try { 
      Thread.sleep(1000); 
     } catch (InterruptedException e) { 
      // TODO Auto-generated catch block 
      e.printStackTrace(); 
     } 
     bank.addMoney(100); 
     bank.lookMoney(); 
     System.out.println("\n"); 
 
    } 
   } 
  }); 
 
  Thread tsub = new Thread(new Runnable() { 
 
   @Override 
   public void run() { 
    // TODO Auto-generated method stub 
    while(true){ 
     bank.subMoney(100); 
     bank.lookMoney(); 
     System.out.println("\n"); 
     try { 
      Thread.sleep(1000); 
     } catch (InterruptedException e) { 
      // TODO Auto-generated catch block 
      e.printStackTrace(); 
     }  
    } 
   } 
  }); 
  tsub.start(); 
 
  tadd.start(); 
 } 
 
} 

代码很简单,我就不解释了,看看运行结果怎样呢?截取了其中的一部分,是不是很乱,有写看不懂。

余额不足 
账户余额:0

余额不足 
账户余额:100

1441790503354存进:100 
账户余额:100

1441790504354存进:100 
账户余额:100

1441790504354取出:100 
账户余额:100

1441790505355存进:100 
账户余额:100

1441790505355取出:100 
账户余额:100

二、使用同步时的代码

(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。

修改后的Bank.java

再看看运行结果:

余额不足 
账户余额:0

余额不足 
账户余额:0

1441790837380存进:100 
账户余额:100

1441790838380取出:100 
账户余额:0 
1441790838380存进:100 
账户余额:100

1441790839381取出:100 
账户余额:0

瞬间感觉可以理解了吧。

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

Bank.java代码如下:

package threadTest; 
 
/** 
* @author ww 
* 
*/ 
public class Bank { 
 
 private int count =0;//账户余额 
 
 //存钱 
 public void addMoney(int money){ 
 
  synchronized (this) { 
   count +=money; 
  } 
  System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进:"+money); 
 } 
 
 //取钱 
 public void subMoney(int money){ 
 
  synchronized (this) { 
   if(count-money < 0){ 
    System.out.println("余额不足"); 
    return; 
   } 
   count -=money; 
  } 
  System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出:"+money); 
 } 
 
 //查询 
 public void lookMoney(){ 
  System.out.println("账户余额:"+count); 
 } 
} 

运行结果如下:

余额不足 
账户余额:0

1441791806699存进:100 
账户余额:100

1441791806700取出:100 
账户余额:0

1441791807699存进:100 
账户余额:100

效果和方法一差不多。

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。

(3)使用特殊域变量(Volatile)实现线程同步

a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制
b.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
c.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
d.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

Bank.java代码如下:

package threadTest; 
 
/** 
* @author ww 
* 
*/ 
public class Bank { 
 
 private volatile int count = 0;// 账户余额 
 
 // 存钱 
 public void addMoney(int money) { 
 
  count += money; 
  System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); 
 } 
 
 // 取钱 
 public void subMoney(int money) { 
 
  if (count - money < 0) { 
   System.out.println("余额不足"); 
   return; 
  } 
  count -= money; 
  System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); 
 } 
 
 // 查询 
 public void lookMoney() { 
  System.out.println("账户余额:" + count); 
 } 
} 

运行效果怎样呢?

余额不足 
账户余额:0

余额不足 
账户余额:100

1441792010959存进:100 
账户余额:100

1441792011960取出:100 
账户余额:0

1441792011961存进:100 
账户余额:100

是不是又看不懂了,又乱了。这是为什么呢?就是因为volatile不能保证原子操作导致的,因此volatile不能代替 synchronized。此外volatile会组织编译器对代码优化,因此能不使用它就不适用它吧。它的原理是每次要线程要访问volatile修饰 的变量时都是从内存中读取,而不是存缓存当中读取,因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

(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。
ReenreantLock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
Bank.java代码修改如下:

package threadTest; 
 
import java.util.concurrent.locks.Lock; 
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 
 
/** 
* @author ww 
* 
*/ 
public class Bank { 
 
 private int count = 0;// 账户余额 
 
 //需要声明这个锁 
 private Lock lock = new ReentrantLock(); 
 
 // 存钱 
 public void addMoney(int money) { 
  lock.lock();//上锁 
  try{ 
  count += money; 
  System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); 
 
  }finally{ 
   lock.unlock();//解锁 
  } 
 } 
 
 // 取钱 
 public void subMoney(int money) { 
  lock.lock(); 
  try{ 
 
  if (count - money < 0) { 
   System.out.println("余额不足"); 
   return; 
  } 
  count -= money; 
  System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); 
  }finally{ 
   lock.unlock(); 
  } 
 } 
 
 // 查询 
 public void lookMoney() { 
  System.out.println("账户余额:" + count); 
 } 
} 

运行效果怎么样呢?

余额不足 
账户余额:0

余额不足 
账户余额:0

1441792891934存进:100 
账户余额:100

1441792892935存进:100 
账户余额:200

1441792892954取出:100 
账户余额:100

效果和前两种方法差不多。

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 。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

Bank.java代码如下:

package threadTest; 
 
/** 
* @author ww 
* 
*/ 
public class Bank { 
 
 private static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>(){ 
 
  @Override 
  protected Integer initialValue() { 
   // TODO Auto-generated method stub 
   return 0; 
  } 
 
 }; 
 
 // 存钱 
 public void addMoney(int money) { 
  count.set(count.get()+money); 
  System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进:" + money); 
 
 } 
 
 // 取钱 
 public void subMoney(int money) { 
  if (count.get() - money < 0) { 
   System.out.println("余额不足"); 
   return; 
  } 
  count.set(count.get()- money); 
  System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出:" + money); 
 } 
 
 // 查询 
 public void lookMoney() { 
  System.out.println("账户余额:" + count.get()); 
 } 
} 

运行效果:

余额不足 
账户余额:0

余额不足 
账户余额:0

1441794247939存进:100 
账户余额:100

余额不足 
1441794248940存进:100 
账户余额:0

账户余额:200

余额不足 
账户余额:0

1441794249941存进:100 
账户余额:300

看了运行效果,一开始一头雾水,怎么只让存,不让取啊?看看ThreadLocal的原理:

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。现在明白了吧,原来每个线程运行的都是一个副本,也就是说存钱和取钱是两个账户,知识名字相同而已。所以就会发生上面 的效果。

ThreadLocal与同步机制

a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题
b.前者采用以”空间换时间”的方法,后者采用以”时间换空间”的方式

现在都明白了吧。各有优劣,各有适用场景,希望本文可以对大家更深入的了解Java 多线程同步有所帮助。

 类似资料:
  • 本文向大家介绍java多线程编程之Synchronized块同步方法,包括了java多线程编程之Synchronized块同步方法的使用技巧和注意事项,需要的朋友参考一下 文章分享了4个例子对synchronized的详细解释 1、是否加synchronized关键字的不同 加了synchronized关键字的输出结果如下 会先输出一组0-4,接着再输出下一组,两个线程顺序执行 excute:0

  • 本文向大家介绍请你说一下C++多线程,线程同步的几种方式相关面试题,主要包含被问及请你说一下C++多线程,线程同步的几种方式时的应答技巧和注意事项,需要的朋友参考一下 参考回答: 概念:   进程是对运行时程序的封装,是系统进行资源调度和分配的的基本单位,实现了操作系统的并发;   线程是进程的子任务,是CPU调度和分派的基本单位,用于保证程序的实时性,实现进程内部的并发;线程是操作系统可识别的最

  • 问题内容: 我正在使用Android App,无法将View与硬件同步。让我解释。 1)我从线程1的run方法中基于数组A中存储的随机值(即随机睡眠)对Android的麦克风进行静音和取消静音。 2)我画出反映麦克风静音的蓝色脉冲。这是通过独立的View类完成的。 3)通过从倒数计时器的onTick内调用,我在上面视图中绘制的图形上移动了一条红线。 我以这种方式一个接一个地启动两个线程: 线程1.

  • 主要内容:1 什么是Java 线程同步,2 为什么使用Java线程同步,3 Java同步类型,4 Java线程同步的类型,5 线程互斥,6 Java锁的概念,7 线程并发问题引发数据不一致,8 Java synchronized方法的例子1,9 Java synchronized方法的例子21 什么是Java 线程同步 Java中的同步是控制多个线程对任何共享资源的访问的能力。 Java同步是更好的选择,我们希望只允许一个线程访问共享资源。 2 为什么使用Java线程同步 Java线程同步主要用

  • 我有3节课是这样的: 来源Java语言 任务Java语言 主要的Java语言 当类源的x等于4时,只有一个任务继续递增x,直到x等于8,我们恢复正常。结果如下: 要获得此结果,我需要修复什么?

  • 本文向大家介绍Java中多线程同步类 CountDownLatch,包括了Java中多线程同步类 CountDownLatch的使用技巧和注意事项,需要的朋友参考一下 在多线程开发中,常常遇到希望一组线程完成之后在执行之后的操作,java提供了一个多线程同步辅助类,可以完成此类需求: 类中常见的方法: 其中构造方法: CountDownLatch(int count) 参数count是计数器,一般