java线程同步的实现方式

这里抛砖引玉，为何要使用同步？

当多个线程同时操作一个可共享的资源时会出现线程安全问题，将会导致数据不一致，因此使用同步锁来防止该操作执行完之前不许被其他线程执行，从而保证了该变量的唯一性和准确性。下面总结一些java线程实现同步方式，大致有下面几种：

1.同步方法 
    使用 synchronized关键字，可以修饰普通方法、静态方法，以及语句块。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。需要注意的是调用静态方法时，锁住的不是对象，锁住的是类。

 //修饰普通方法
 public synchronized void add(){}

 //修饰语句块
 synchronized(object){ 
    
 }
 //修饰静态方法
 public static synchronized int increase(){

 }

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。 
      
2.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

• volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制， 
• 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， 
• 因此每次使用该域就要重新计算，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 

    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。 
    
3.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 

 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 
   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 
        
4.使用局部变量实现线程同步 
       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

    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

5.使用阻塞队列实现线程同步

上面的实现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。 例如使用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

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

6.使用原子变量实现线程同步
     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AtomicInteger
• addAddGet(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：

 

 1 class Bank {
 2         private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
 3 
 4         public AtomicInteger getAccount() {
 5             return account;
 6         }
 7 
 8         public void save(int money) {
 9             account.addAndGet(money);
10         }
11 } 

 

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。