Java基础学习之线程同步方法总结

        引入线程同步的原因：当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，用户也得不到想要的结果。比如，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。有了多线程同步就可以轻松解决这个问题。多线程同步主要有以下几种方法：

1.同步方法

  同步方法即用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。代码如：

public synchronized void save(){}

  PS：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。
  synchronized既可以保证可见性，又能够保证原子性：
  （1）、可见性体现在：通过synchronized或者Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存中；
  （2）、原子性表现在：要么不执行，要么执行到底。

2.同步代码块

  同步代码块即用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。代码如下单例模式双重检查锁定方式实现的实例方法：

    //双重检查锁机制
    public static SingleTon getInstance(){
        if (singleTonInstance==null){
            synchronized (SingleTon.class){
                if (singleTonInstance==null){
                    singleTonInstance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return singleTonInstance;
    }

  PS：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

  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，因此每次使用该域要从主存获取，而不是使用寄存器中的值。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。
  volatile是变量修饰符，其修饰的变量具有可见性。可见性也就是说一旦某个线程修改了该被volatile修饰的变量，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，可以立即获取修改之后的值。在Java中为了加快程序的运行效率，对一些变量的操作通常是在该线程的寄存器或是CPU缓存上进行的，之后才会同步到主存中，而加了volatile修饰符的变量则是直接读写主存。
  PS：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。

4.使用重入锁实现线程同步

  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

  PS：关于Lock对象和synchronized关键字的选择：
  a.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;
  b.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

  使用ThreadLocal管理变量时，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。
  PS：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，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。

6.使用阻塞队列实现线程同步

  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）

7.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。
  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。