java多线程实现线程同步

　　由于Java支持多线程，具有并发功能，从而大大提高了计算机的处理能力。在各线程之间不存在共享资源的情况下，几个线程的执行顺序可以是随机的。但是，当两个或两个以上的线程需要共享同一资源时，线程之间的执行次序就需要协调，并且在某个线程占用这一资源时，其他线程只能等待。例如生产者和消费者的问题，只有当生产者生产出产品并将其放入货架时，消费者才能从货架上取走产品进行消费。当生产者没有生产出产品时消费者是没法消费的。同理，当生产者生产的产品堆满货架时应该暂停生产等待消费者消费。在程序设计中，可用两个线程分别代表这里的生产者和消费者，可将货架视为任一时刻只允许一个线程访问的临界资源。
　　在这个问题中，两个线程要共享货架这一临界资源，需要在某些时刻(货空/货满)协调它们的工作，即货空时消费者应等待，而货满时生产者应等待。为了不致于发生混乱，还可进一步规定：当生产者往货架上放货物时不允许消费者取货物，当消费者从货架上取货物时不允许生产者放货物。这种机制在操作系统中称为线程间的同步。在同步机制中，将那些访问临界资源的程序段称为临界区。
　　在Java系统中，临界区程序段是用关键字“synchronized”来标注，并通过一个称为监控器的系统软件来管理的。当执行被冠以synchronized的程序段即临界区程序时，监控器将这段程序(访问的临界资源)加锁，此时，称该线程占有临界资源，直到这段程序执行完，才释放锁。只有锁被释放后，其他线程才可以访问这些临界资源。用关键字synchronized定义临界区的语句形式是：
synchronized  (expression)  statement   其中，expression代表类的名字，它是可选项；statement可以是一个方法，也可以是一个语句或一个语句块，最常见的是一个方法。下面通过一个例子来说明线程的同步问题。

public class thread
{
    public static void main(String [ ] args)
    {
        HoldInt h=new HoldInt( );  //h为监控器
        ProduceInt p=new ProduceInt(h);
        ConsumeInt c=new ConsumeInt(h);
        p.start( );
        c.start( );
    }
}
class HoldInt
{
    private int sharedInt;
    private boolean writeAble=true;  //writeAble==true表示生产者线程能生产新数据
    public synchronized void set(int val)  //临界区程序段，也称为同步方法
    {
        while(!writeAble)
        {
        //生产者线程不能生产新数据时进入等待
            try {wait( );}
            catch(InterruptedException e){}
        }
        //生产者被唤醒后继续执行下面的语句
        writeAble=false;
        sharedInt=val;
        notify( );
    }
    public synchronized int get( )  //同步方法
    {
        while(writeAble)
        {
        //消费者线程不能消费数据时进入等待状态
            try
            {
                wait( ); 
            }catch(InterruptedException e){}
        }
        //消费者被唤醒后继续执行下面的语句
        writeAble=true;
        notify( );
        return sharedInt;
    }
}    
//ProduceInt 是生产者线程
class ProduceInt extends Thread {
    private HoldInt hi;
    public ProduceInt(HoldInt hiForm)
    {
        hi=hiForm;
    }
    public void run( )
    {   
        for(int i=1;i<=4;i++)
        { 
            hi.set(i);
            System.out.println("产生的新数据是: "+ i);
        }
    }
}
//ConsumeInt 是消费者线程
class ConsumeInt extends Thread {
    private HoldInt hi;
    public ConsumeInt(HoldInt hiForm)
    {
        hi=hiForm;
    }
    public void run( )
    {
        for(int i=1;i<=4;i++)
        { 
            int val=hi.get( );
            System.out.println("读到的数据是: "+ val);
        }
    }
}

　　在这个程序中，共享数据sharedInt的方法set( )和get( )的头部的修饰符synchronized 使HoldInt的每个对象都有一把锁。当ProduceInt对象调用set( )方法时，HoldInt对象就被锁定。当set( )方法中的数据成员writeAble值为true时，set( )方法就可以向数据成员sharedInt中写入一个值，而get( )方法不能从sharedInt上读出值。如果set( )方法中的writeAble的值为false，则调用set( )方法中的wait( )方法，把调用set( )方法的ProduceInt对象放到HoldInt对象的等待队列中，并将HoldInt对象的锁打开，使该对象的其他synchronized方法可被调用。这个ProduceInt对象将一直在等待队列中等待，直到被唤醒使它进入就绪状态，等待分配CPU。当ProduceInt对象再次进入运行状态时，HoldInt对象就被隐含地锁定，而set( )方法将继续执行while循环中wait( )方法后面的语句。在本例中wait( )方法后面无其他语句，因此将进入下一次循环，判断while条件。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      ConsumeInt 对象调用get( )方法与ProduceInt对象调用set( )方法的情况类似，不再详述。
该程序的运行结果如下：
产生的新数据是：1
产生的新数据是：2
读到的数据是：1
产生的新数据是：3
读到的数据是：2
产生的新数据是：4
读到的数据是：3
读到的数据是：4