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。
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。
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
代码如:
1synchronized(object){
2}
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。
1 package com.xhj.thread;
2
3 /**
4 * 线程同步的运用
5 *
6 * @author XIEHEJUN
7 *
8 */
9 public class SynchronizedThread {
10
11 class Bank {
12 private int account = 100;
13 public int getAccount() {
14 return account;
15 }
16
17 /**
18 * 用同步方法实现
19 *
20 * @param money
21 */
22 public synchronized void save(int money) {
23 account += money;
24 }
25
26 /**
27 * 用同步代码块实现
28 *
29 * @param money
30 */
31 public void save1(int money) {
32 synchronized (this) {
33 account += money;
34 }
35 }
36 }
37
38
39
40
41
42
43
44
45class NewThread implements Runnable {
46 private Bank bank;
47
48 public NewThread(Bank bank) {
49 this.bank = bank;
50 }
51
52 @Override
53 public void run() {
54 for (int i = 0; i < 10; i++) {
55 // bank.save1(10);
56 bank.save(10);
57 System.out.println(i + "账户余额为:" + bank.getAccount());
58 }
59 }
60
61 }
62
63 /**
64 * 建立线程,调用内部类
65 */
66 public void useThread() {
67 Bank bank = new Bank();
68 NewThread new_thread = new NewThread(bank);
69 System.out.println("线程1");
70 Thread thread1 = new Thread(new_thread);
71 thread1.start();
72 System.out.println("线程2");
73 Thread thread2 = new Thread(new_thread);
74 thread2.start();
75 }
76
77 public static void main(String[] args) {
78 SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
79 st.useThread();
80 }
81
82 }
=====================================
示例加讲解:
同步是多线程中的重要概念。同步的使用可以保证在多线程运行的环境中,程序不会产生设计之外的错误结果。同步的实现方式有两种,同步方法和同步块,这两种方式都要用到synchronized关键字。
同步方法:给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法,这个方法可以是静态方法和非静态方法,但是不能是抽象类的抽象方法,也不能是接口中的接口方法。
下面代码是一个同步方法的示例:
1public synchronized void aMethod() {
2 // do something
3}
4
5public static synchronized void anotherMethod() {
6 // do something
7}
线程在执行同步方法时是具有排它性的。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时,这个对象的所有同步方法都被锁定了,在此期间,其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法,直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出,从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后,其他线程是可以访问这个对象的所有非同步方法的。
同步块:同步块是通过锁定一个指定的对象,来对同步块中包含的代码进行同步;而同步方法是对这个方法块里的代码进行同步,而这种情况下锁定的对象就是同步方法所属的主体对象自身。如果这个方法是静态同步方法呢?那么线程锁定的就不是这个类的对象了,也不是这个类自身,而是这个类对应的java.lang.Class类型的对象。同步方法和同步块之间的相互制约只限于同一个对象之间,所以静态同步方法只受它所属类的其它静态同步方法的制约,而跟这个类的实例(对象)没有关系。
如果一个对象既有同步方法,又有同步块,那么当其中任意一个同步方法或者同步块被某个线程执行时,这个对象就被锁定了,其他线程无法在此时访问这个对象的同步方法,也不能执行同步块。
synchronized 关键字用于保护共享数据。请大家注意“共享数据”,你一定要分清哪些数据是共享数据,请看下面的例子:
1public class ThreadTest implements Runnable{
2
3public synchronized void run(){
4 for(int i=0;i<10;i++) {
5 System.out.print(" " + i);
6 }
7}
8
9public static void main(String[] args) {
10 Runnable r1 = new ThreadTest(); //也可写成ThreadTest r1 = new ThreadTest();
11 Runnable r2 = new ThreadTest();
12 Thread t1 = new Thread(r1);
13 Thread t2 = new Thread(r2);
14 t1.start();
15 t2.start();
16}}
在这个程序中,run()虽然被加上了synchronized 关键字,但保护的不是共享数据。因为这个程序中的t1,t2 是两个对象(r1,r2)的线程。而不同的对象的数据是不同的,r1,r2 有各自的run()方法,所以输出结果无法预知。
synchronized的目的是使同一个对象的多个线程,在某个时刻只有其中的一个线程可以访问这个对象的synchronized 数据。每个对象都有一个“锁标志”,当这个对象的一个线程访问这个对象的某个synchronized 数据时,这个对象的所有被synchronized 修饰的数据将被上锁(因为“锁标志”被当前线程拿走了),只有当前线程访问完它要访问的synchronized 数据时,当前线程才会释放“锁标志”,这样同一个对象的其它线程才有机会访问synchronized 数据。
示例3:
1public class ThreadTest implements Runnable{
2
3public synchronized void run(){
4 for(int i=0;i<10;i++){
5 System.out.print(" " + i);
6 }
7}
8
9public static void main(String[] args){
10 Runnable r = new ThreadTest();
11 Thread t1 = new Thread(r);
12 Thread t2 = new Thread(r);
13 t1.start();
14 t2.start();
15}}
如果你运行1000 次这个程序,它的输出结果也一定每次都是:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。因为这里的synchronized 保护的是共享数据。t1,t2 是同一个对象(r)的两个线程,当其中的一个线程(例如:t1)开始执行run()方法时,由于run()受synchronized保护,所以同一个对象的其他线程(t2)无法访问synchronized 方法(run 方法)。只有当t1执行完后t2 才有机会执行。
示例4:
1public class ThreadTest implements Runnable{
2
3public void run(){
4
5 synchronized(this){
6 for(int i=0;i<10;i++){
7 System.out.print(" " + i);
8 }
9}
10}
11
12public static void main(String[] args){
13 Runnable r = new ThreadTest();
14 Thread t1 = new Thread(r);
15 Thread t2 = new Thread(r);
16 t1.start();
17 t2.start();
18}
19}
这个程序与示例3 的运行结果一样。在可能的情况下,应该把保护范围缩到最小,可以用示例4 的形式,this 代表“这个对象”。没有必要把整个run()保护起来,run()中的代码只有一个for循环,所以只要保护for 循环就可以了。
示例5:
1public class ThreadTest implements Runnable{
2
3public void run(){
4 for(int k=0;k<5;k++){
5 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " : for loop : " + k);
6 }
7
8synchronized(this){
9 for(int k=0;k<5;k++) {
10 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " : synchronized for loop : " + k);
11 }} }
12
13public static void main(String[] args){
14 Runnable r = new ThreadTest();
15 Thread t1 = new Thread(r,"t1_name");
16 Thread t2 = new Thread(r,"t2_name");
17 t1.start();
18 t2.start();
19} }
运行结果:
1t1_name : for loop : 0
2
3t1_name : for loop : 1
4
5t1_name : for loop : 2
6
7t2_name : for loop : 0
8
9t1_name : for loop : 3
10
11t2_name : for loop : 1
12
13t1_name : for loop : 4
14
15t2_name : for loop : 2
16
17t1_name : synchronized for loop : 0
18
19t2_name : for loop : 3
20
21t1_name : synchronized for loop : 1
22
23t2_name : for loop : 4
24
25t1_name : synchronized for loop : 2
26
27t1_name : synchronized for loop : 3
28
29t1_name : synchronized for loop : 4
30
31t2_name : synchronized for loop : 0
32
33t2_name : synchronized for loop : 1
34
35t2_name : synchronized for loop : 2
36
37t2_name : synchronized for loop : 3
38
39t2_name : synchronized for loop : 4
第一个for 循环没有受synchronized 保护。对于第一个for 循环,t1,t2 可以同时访问。运行结果表明t1 执行到了k=2 时,t2 开始执行了。t1 首先执行完了第一个for 循环,此时t2还没有执行完第一个for 循环(t2 刚执行到k=2)。t1 开始执行第二个for 循环,当t1的第二个for 循环执行到k=1 时,t2 的第一个for 循环执行完了。t2 想开始执行第二个for 循环,但由于t1 首先执行了第二个for 循环,这个对象的锁标志自然在t1 手中(synchronized 方法的执行权也就落到了t1 手中),在t1 没执行完第二个for 循环的时候,它是不会释放锁标志的。所以t2 必须等到t1 执行完第二个for 循环后,它才可以执行第二个for 循环。
=====================================
wait():使一个线程处于等待状态,并且释放所持有的对象的lock。
sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要捕捉InterruptedException异常。 notify():唤醒一个处于等待状态的线程,注意的是在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由JVM确定唤醒哪个线程,而且不是按优先级。 Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁,而是让它们竞争。
详细见:wait、notify、notifyAll的使用方法
例如:
在上面的例子当中,只需在account前面加上volatile修饰,即可实现线程同步。
代码实例:
1 //只给出要修改的代码,其余代码与上同
2 class Bank {
3 //需要同步的变量加上volatile
4 private volatile int account = 100;
5
6 public int getAccount() {
7 return account;
8 }
9 //这里不再需要synchronized
10 public void save(int money) {
11 account += money;
12 }
13 }
注:多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上,如果让域自身避免这个问题,则就不需要修改操作该域的方法。
用final域,有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。
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
例如:
在上面例子的基础上,改写后的代码为:
1 //只给出要修改的代码,其余代码与上同
2 class Bank {
3
4 private int account = 100;
5 //需要声明这个锁
6 private Lock lock = new ReentrantLock();
7 public int getAccount() {
8 return account;
9 }
10 //这里不再需要synchronized
11 public void save(int money) {
12 lock.lock();
13 try{
14 account += money;
15 }finally{
16 lock.unlock();
17 }
18
19 }
20 }
注:关于Lock对象和synchronized关键字的选择:
a.最好两个都不用,使用一种java.util.concurrent包提供的机制,能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。
b.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
c.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
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。
ThreadLocal 类的常用方法
ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量 get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值 initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值" set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value 例如:
在上面例子基础上,修改后的代码为:
1 //只改Bank类,其余代码与上同
2 public class Bank{
3 //使用ThreadLocal类管理共享变量account
4 private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
5 @Override
6 protected Integer initialValue(){
7 return 100;
8 }
9 };
10 public void save(int money){
11 account.set(account.get()+money);
12 }
13 public int getAccount(){
14 return account.get();
15 }
16 }
注: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
前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步,但是我们在实际开发当中,应当尽量远离底层结构。 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 本小节主要是使用LinkedBlockingQueue来实现线程的同步 LinkedBlockingQueue是一个基于已连接节点的,范围任意的blocking queue。 队列是先进先出的顺序(FIFO),关于队列以后会详细讲解~
LinkedBlockingQueue 类常用方法
LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue
put(E e) : 在队尾添加一个元素,如果队列满则阻塞
size() : 返回队列中的元素个数
take() : 移除并返回队头元素,如果队列空则阻塞
代码实例: 实现商家生产商品和买卖商品的同步
注:BlockingQueue定义了阻塞队列的常用方法,尤其是三种添加元素的方法,我们要多加注意,当队列满时:
add()方法会抛出异常
offer()方法返回false
put()方法会阻塞
使用原子变量实现线程同步
需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。
那么什么是原子操作呢?原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作即-这几种行为要么同时完成,要么都不完成。在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类,使用该类可以简化线程同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值,可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器),但不能用于替换Integer;可扩展Number,允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。
AtomicInteger类常用方法:
AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的
AtomicIntegeraddAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值
代码实例:
只改Bank类,其余代码与上面第一个例子同
1class Bank {
2 private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
3 public AtomicInteger getAccount() {
4 return account;
5 }
6 public void save(int money) {
7 account.addAndGet(money);
8 }
9}
补充--原子操作主要有:
对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作;
对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。
文章来源:https://www.cnblogs.com/goody9807/p/6522176.html