• java多线程同步(转)


    原文地址:http://developer.51cto.com/art/201509/490965.htm

    一、场景

    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。

    二、代码示例

    1、未加同步

    银行类:

    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);  
        }  
    } 

    测试类:

    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("
    ");  
     
                    }  
                }  
            });  
     
            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("
    ");  
                        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

     

    2、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。

    测试类省略,代码也不列出来了

    运行结果:

    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

    3、同步代码块

    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);  
        }  
    } 

    运行效果:

    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

    4、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

    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:

    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

    5、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

    ReenTrantLock可重入锁(和synchronized的区别)总结

    1)可重入性:

    从名字上理解,ReenTrantLock的字面意思就是再进入的锁,其实synchronized关键字所使用的锁也是可重入的,两者关于这个的区别不大。两者都是同一个线程没进入一次,锁的计数器都自增1,所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。

    2)锁的实现:

    Synchronized是依赖于JVM实现的,而ReenTrantLock是JDK实现的,有什么区别,说白了就类似于操作系统来控制实现和用户自己敲代码实现的区别。前者的实现是比较难见到的,后者有直接的源码可供阅读。

    3)性能的区别:

    在Synchronized优化以前,synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的,但是自从Synchronized引入了偏向锁,轻量级锁(自旋锁)后,两者的性能就差不多了,在两种方法都可用的情况下,官方甚至建议使用synchronized,其实synchronized的优化我感觉就借鉴了ReenTrantLock中的CAS技术。都是试图在用户态就把加锁问题解决,避免进入内核态的线程阻塞。

    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:

    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。

    6、使用局部变量实现线程同步(ThreadLocal

    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

     

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/boshen-hzb/p/9109690.html
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