Java线程同步
线程同步
线程同步：即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作， 其他线程才能对该内存地址进行操作，而其他线程又处于等待状态，实现线程同步的方法有很多。
- 为什么要创建多线程？
在一般情况下，创建一个线程是不能提高程序的执行效率的，所以要创建多个线程。
- 为什么要线程同步
多个线程同时运行的时候可能调用线程函数，在多个线程同时对同一个内存地址进行写入，由于CPU时间调度上的问题，写入数据会被多次的覆盖，所以就要使线程同步。
例如：我们去银行存钱，那肯定是我们银行卡里原本的钱加上要存入的钱。但是在你存钱的同时你的朋友在给你的银行卡转钱，这是两个线程，这两个线程同时拿到了银行卡的本金，那么这两个线程最后都会返回一个总金额，那这两个总金额都是不正确的，只有这两次交易有一个先后顺序才行，这就是线程同步的一个原因。
线程同步是什么意思
同步就是协同步调，按预定的先后次序进行运行。如：你做完，我再做。
错误理解：“同”字从字面上容易理解为一起动作，其实不是，“同”字应是指协同、协助、互相配合。
正确理解： 所谓同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回，同时其它线程也不能调用这个方法。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用。但是一般而言，我们在说同步、异步的时候，特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务。在多线程编程里面，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
线程同步作用
- 线程有可能和其他线程共享一些资源，比如，内存，文件，数据库等。
- 当多个线程同时读写同一份共享资源的时候，可能会引起冲突。这时候，我们需要引入线程“同步”机制，即各位线程之间要有个先来后到，不能一窝蜂挤上去抢作一团。
- 线程同步的真实意思和字面意思恰好相反。线程同步的真实意思，其实是“排队”：几个线程之间要排队，一个一个对共享资源进行操作，而不是同时进行操作
基本上所有解决线程安全问题的方式都是采用“序列化临界资源访问”的方式，即在同一时刻只有一个线程操作临界资源，操作完了才能让其他线程进行操作，也称作同步互斥访问。
在Java中一般采用synchronized和Lock来实现同步互斥访问。
常用方法
Synchronized关键字
首先我们先来了解一下互斥锁，
互斥锁：就是能达到互斥访问目的的锁。
如果对一个变量加上互斥锁，那么在同一时刻，该变量只能有一个线程能访问，即当一个线程访问临界资源时，其他线程只能等待。
在Java中，每一个对象都有一个锁标记（monitor），也被称为监视器，当多个线程访问对象时，只有获取了对象的锁才能访问。
在我们编写代码的时候，可以使用synchronized修饰对象的方法或者代码块，当某个线程访问这个对象synchronized方法或者代码块时，就获取到了这个对象的锁，这个时候其他对象是不能访问的，只能等待获取到锁的这个线程执行完该方法或者代码块之后，才能执行该对象的方法。
synchronized添加到代码块位置
我们先写一个不加Synchronized的多线程代码，这段代码是创建两个线程，这段代码是创建两个线程分别输出五个数。
多次运行可以发现结果每次不一样，这就导致了不确定性。我们给他加上同步方法会发现一个输出完之后另一个才会输出，这就可以空值共享资源不能同时被两个线程得到。
package hello;public class Hello {
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread thread = new Thread(myThread);
Thread thread1 = new Thread(myThread);
thread.start();
thread1.start();
}
}
class OutputData{
//定义输出方法
public void output(Thread thread){
for (int i=0;i<5;i++){
System.out.println(thread.getName()+":"+"输出"+i);
}
}
}
class MyThread implements Runnable{
OutputData inserData = new OutputData();
public void run(){
inserData.output(Thread.currentThread());
}
}
直接添加到方法上
我们在OutputData类里面加入synchronized之后在运行就可以看到结果每次都是0123401234
class OutputData{ //定义输出方法
public synchronized void output(Thread thread){
for (int i=0;i<5;i++){
System.out.println(thread.getName()+":"+"输出"+i);
}
}
}
添加在代码块
其实上面的代码还可以这样加,这个里面和上面的原理是一样的。
class OutputData{ //定义输出方法
public void output(Thread thread){
//this就是当前对象
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(thread.getName() + ":" + "输出" + i);
}
}
}
}
释放锁时机
如果一个方法或者代码块被synchronized关键字修饰，当线程获取到该方法或代码块的锁，其他线程是不能继续访问该方法或代码块的。
而其他线程要能访问该方法或代码块，就必须要等待获取到锁的线程释放这个锁，而在这里释放锁只有两种情况：
- 线程执行完代码块，自动释放锁；
- 程序报错，jvm让线程自动释放锁。
Lock锁同步
上面我们已经说了synchronized锁释放的时机
但是可能会有一种情况，当一个线程获取到对象的锁，然后在执行过程中因为一些原因（等待IO，调用sleep方法）被阻塞了，这个时候锁还在被阻塞的线程手中，而其他线程这个时候除了等之外，没有任何办法，我们想一想这样子会有多影响程序的效率。因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），通过Lock就可以办到。
在比如，当多个线程操作同一个文件的时候，同时读写是会冲突的，同时写也是会冲突的，但是同时读是不会发生冲突的，而我们如果用synchronized来实现同步，就会出现一个问题：
如果多个线程都只是进行读操作，所以当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。
因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，而通过Lock就可以办到。
总的来说Lock要比synchronized提供的功能更多，可定制化的程度也更高，Lock不是Java语言内置的，而是一个类。
方法解释
先看一下Lock接口的方法
- lock()、tryLock()和lockInterruptibly()方法是用来获取锁的
- unlock()方法是用来释放锁的。
- tryLock()顾名思义，是用来尝试获取锁的，并且该方法有返回值，表示获取成功与否，获取成功返回true，失败返回false，从方法可以发现，该方法如果没有获取到锁时不会继续等待的，而是会直接返回值。
- tryLock()的重载方法tryLock(long time, TimeUnit unit)功能类似，只是这个方法会等待一段时间获取锁，如果过了等待时间还未获取到锁就会返回false，如果在等待时间之内拿到锁则返回true。
首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。
由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。
一般格式：
Lock lock = ...; lock.lock();
try {
//处理任务
}catch (Exception e){
//捕捉异常
}finally{
lock.unlock();
}
使用Lock.lock()获取锁
package hello;import javax.sound.sampled.FloatControl;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Hello {
public static void main(String[] args) {
Lock lock = new ReentrantLock();
OutputData outputData = new OutputData();
new Thread(){
public void run(){
outputData.output(Thread.currentThread(),lock);
};
}.start();
new Thread(){
public void run(){
outputData.output(Thread.currentThread(),lock);
};
}.start();
}
}
class OutputData{
public void output(Thread thread,Lock lock){
lock.lock();
try {
System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
Thread.sleep(100);//加这个睡眠是为了结果效果明显
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
lock.unlock();
}
}
}
使用tryLock()获取锁
把OutPutData类里面的output方法修改一下就可以了
class OutputData{ public void output(Thread thread,Lock lock){
if(lock.tryLock()){
try {
System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
Thread.sleep(100);//加这个睡眠是为了结果效果明显
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
lock.unlock();
}
}else{
System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败");
}
}
}
volatile同步实现
volatile含义和特点
我们知道每个线程运行的时候都有自己的工作内存，会把变量拷贝到自己的缓存中去，一般情况下你在自己缓存修改的变量不会立即重新写入主内存，这就导致类多线程同步问题，那么volatile关键字的特点是：
- 当一个共享变量被volatile修饰时，它就具备了“可见性”，即这个变量被一个线程修改时，这个改变会立即被其他线程知道。就是你在这个线程修改了这个变量，另外的线程会立刻知道，也改变。
- 当一个共享变量被volatile修饰时，会禁止“指令重排序”
volatile关键字会产生什么效果
- 使用volatile关键字会强制将变量的修改的值立即写至主内存；
- 使用volatile关键字，当线程对某个变量（这个变量定义为V1）修改时，会强制将所有用到变量V1的线程对应的缓存中V1的缓存行置为无效。
- 由于线程的V1缓存行无效，所以在运行时线程会读取主存中V1变量的值。
- 所以到最后线程读取到的就是V1最新的值
volatile应用示例
这段代码可以看出我们并没给有加锁，但是这个int变量sum还是按顺序加的，说明他在改变之后立即就把主内存里的变量改变了。也算是一种同步方式吧。
package hello;public class Hello {
public static void main(String[] args) {
AddClass addClass = new AddClass();
new Thread() {
public void run(){
for (int j=0;j<100;j++){
addClass.add();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+addClass.sum);
}
}
}.start();
new Thread(){
public void run(){
for (int j=0;j<100;j++){
addClass.add();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+addClass.sum);
}
}
}.start();
}
}
class AddClass{
public volatile int sum = 0;
public void add(){
sum++;
}
}
多线程同步小应用
火车站买票
package hello;public class Hello {
public static void main(String[] args) {
//实例化站台对象，
Station station1=new Station();
Station station2=new Station();
Station station3=new Station();
// 让每一个站台对象各自开始工作
station1.start();
station2.start();
station3.start();
}
}
class Station extends Thread {
static volatile int p = 20;
static Object ob = new Object();
public void run() {
while (p > 0) {
synchronized (ob) {
if (p > 0) {
System.out.println("卖出了第" + p + "张票");
p = p - 1;
}
}
synchronized (this) {
if (p == 0) {
System.out.println("票卖完了");
}
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
}
}
}
}
以上是 Java线程同步 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/395032.html
