java 同步机制实现的几种方式
java 同步
- 为啥要同步？
- 实例
- 不使用同步
- 同步方案：
- 1. synchronized
- 同步代码块：
- 同步方法：
- 2. volatile特殊域变量
- 3. 使用重入锁
- 4. 使用局部变量ThreadLocal
- 5. 使用原子变量
为啥要同步？
java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作同一个可共享的资源变量时，将导致数据不准确，相互之间产生冲突。
实例
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？
不使用同步
Bank.java
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);
}
}
SyncThreadTest.java
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("\n");
}
}
});
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("\n");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
});
tsub.start();
tadd.start();
}
}
运行结果：略
同步方案：
1. synchronized
synchronized修饰代码块或方法，可以看作是一个原子操作；
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
同步代码块：
synchronized(object){
}
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);
}
}
同步方法：
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。
public class Bank {
private int count =0;//账户余额
//存钱
public synchronized void addMoney(int money){
count +=money;
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);
}
//取钱
public synchronized 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);
}
}
注意：
1、同步是一种高开销的操作，因此应尽量减少同步的内容。
2、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. volatile特殊域变量
原理是每次要线程访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是从缓存中读取，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。
volatile修饰的成员变量
volatile修饰的成员变量
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修饰符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fianl类型的变量
package com.thread.demo;
/**
* Created by HJS on 2017/8/12.
*/
public class Bank {
private volatile 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);
}
}
- 此时，顺序又乱了，说明同步又出现了问题。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使用它*
3. 使用重入锁
在javaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入（重复进入）、互斥、实现了Lock接口的锁,它与使用synchronized方法和块具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。
ReentrantLock():创建一个ReentrantLock实例
lock():获得锁
unlock()：释放锁
注：ReetrantLock()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。
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);
}
}
4. 使用局部变量ThreadLocal
ThreadLocal适用的场景是，多个线程都需要使用一个变量，但这个变量的值不需要在各个线程间共享，各个线程都只使用自己的这个变量的值。
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());
}
}
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
5. 使用原子变量
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，
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Bank {
// AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger
private AtomicInteger count=new AtomicInteger(0);
public void addmoney(int money){
count.set(count.get()+money);
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进： "+money);
}
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);
}
public void checkMoney(){
System.out.println("账户余额："+count);
}
}