一、為什么要線程同步
因為當我們有多個線程要同時訪問一個變量或對象時，如果這些線程中既有讀又有寫操作時，就會導致變量值或對象的狀態出現混亂，從而導致程序異常。舉個例子，如果一個銀行賬戶同時被兩個線程操作，一個取100塊，一個存錢100塊。假設賬戶原本有0塊，如果取錢線程和存錢線程同時發生，會出現什么結果呢？取錢不成功，賬戶余額是100.取錢成功了，賬戶余額是0.那到底是哪個呢？很難說清楚。因此多線程同步就是要解決這個問題。
二、不同步時的代碼
Bank.java
package threadTest; /** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進："+money); } //取錢 public void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額："+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(); } }
代碼很簡單，我就不解釋了，看看運行結果怎樣呢？截取了其中的一部分，是不是很亂，有些看不懂。
余額不足 賬戶余額：0 余額不足 賬戶余額：100 1441790503354存進：100 賬戶余額：100 1441790504354存進：100 賬戶余額：100 1441790504354取出：100 賬戶余額：100 1441790505355存進：100 賬戶余額：100 1441790505355取出：100 賬戶余額：100
三、使用同步時的代碼
1、同步方法
即有synchronized關鍵字修飾的方法。 由于java的每個對象都有一個內置鎖，當用此關鍵字修飾方法時，內置鎖會保護整個方法。在調用該方法前，需要獲得內置鎖，否則就處于阻塞狀態。
修改后的Bank.java
/** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public synchronized void addMoney(int money){ count +=money; System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進："+money); } //取錢 public synchronized void subMoney(int money){ if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額："+count); } }
再看看運行結果：
余額不足 賬戶余額：0 余額不足 賬戶余額：0 1441790837380存進：100 賬戶余額：100 1441790838380取出：100 賬戶余額：0 1441790838380存進：100 賬戶余額：100 1441790839381取出：100 賬戶余額：0
瞬間感覺可以理解了吧。
注： synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法，此時如果調用該靜態方法，將會鎖住整個類。
2、同步代碼塊
即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內置鎖，從而實現同步。
Bank.java代碼如下：
package threadTest; package threadTest; /** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private int count =0;//賬戶余額 //存錢 public void addMoney(int money){ synchronized (this) { count +=money; } System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存進："+money); } //取錢 public void subMoney(int money){ synchronized (this) { if(count-money < 0){ System.out.println("余額不足"); return; } count -=money; } System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); } //查詢 public void lookMoney(){ System.out.println("賬戶余額："+count); } }
運行結果如下：
余額不足 賬戶余額：0 1441791806699存進：100 賬戶余額：100 1441791806700取出：100 賬戶余額：0 1441791807699存進：100 賬戶余額：100
效果和方法一差不多。
注：同步是一種高開銷的操作，因此應該盡量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法，使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。
3、使用特殊域變量(volatile)實現線程同步
（1）volatile關鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機制；
（2）使用volatile修飾域相當于告訴虛擬機該域可能會被其他線程更新；
（3）因此每次使用該域就要重新計算，而不是使用寄存器中的值；
（4）volatile不會提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變量。
Bank.java代碼如下：
package threadTest; /** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private volatile int count = 0;// 賬戶余額 // 存錢 public void addMoney(int money) { count += money; System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進：" + money); } // 取錢 public void subMoney(int money) { if (count - money < 0) { System.out.println("余額不足"); return; } count -= money; System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); } // 查詢 public void lookMoney() { System.out.println("賬戶余額：" + count); } }
運行效果怎樣呢？
余額不足 賬戶余額：0 余額不足 賬戶余額：100 1441792010959存進：100 賬戶余額：100 1441792011960取出：100 賬戶余額：0 1441792011961存進：100 賬戶余額：100
是不是又看不懂了，又亂了。這是為什么呢？就是因為volatile不能保證原子操作導致的，因此volatile不能代替synchronized。此外volatile會組織編譯器對代碼優化，因此能不使用它就不使用它吧。它的原理是每次要線程要訪問volatile修飾的變量時都是從內存中讀取，而不是從緩存當中讀取，因此每個線程訪問到的變量值都是一樣的。這樣就保證了同步。
4、使用重入鎖實現線程同步
在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支持同步。ReentrantLock類是可重入、互斥、實現了Lock接口的鎖， 它與使用synchronized方法和塊具有相同的基本行為和語義，并且擴展了其能力。
ReenreantLock類的常用方法有：
ReentrantLock() ：創建一個ReentrantLock實例
lock() ：獲得鎖
unlock() ：釋放鎖
注：ReentrantLock()還有一個可以創建公平鎖的構造方法，但由于能大幅度降低程序運行效率，不推薦使用。
Bank.java代碼修改如下：
package threadTest; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private int count = 0;// 賬戶余額 //需要聲明這個鎖 private Lock lock = new ReentrantLock(); // 存錢 public void addMoney(int money) { lock.lock();//上鎖 try{ count += money; System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進：" + money); }finally{ lock.unlock();//解鎖 } } // 取錢 public void subMoney(int money) { lock.lock(); try{ if (count - money < 0) { System.out.println("余額不足"); return; } count -= money; System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); }finally{ lock.unlock(); } } // 查詢 public void lookMoney() { System.out.println("賬戶余額：" + count); } }
運行效果怎樣呢？
余額不足 賬戶余額：0 余額不足 賬戶余額：0 1441792891934存進：100 賬戶余額：100 1441792892935存進：100 賬戶余額：200 1441792892954取出：100 賬戶余額：100
效果和前兩種方法差不多。
如果synchronized關鍵字能滿足用戶的需求，就用synchronized，因為它能簡化代碼 。如果需要更高級的功能，就用ReentrantLock類，此時要注意及時釋放鎖，否則會出現死鎖，通常在finally代碼釋放鎖。
5、使用局部變量實現線程同步
Bank.java代碼如下：
package com.demo.test; /** * @author lixiaoxi * */ public class Bank { private static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>(){ @Override protected Integer initialValue() { // TODO Auto-generated method stub return 0; } }; // 存錢 public void addMoney(int money) { count.set(count.get()+money); System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存進：" + money); } // 取錢 public void subMoney(int money) { if (count.get() - money < 0) { System.out.println("余額不足"); return; } count.set(count.get()- money); System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); } // 查詢 public void lookMoney() { System.out.println("賬戶余額：" + count.get()); } }
運行效果：
余額不足 賬戶余額：0 1511166594460存進：100 賬戶余額：200 余額不足 賬戶余額：0 1511166595460存進：100 賬戶余額：300 余額不足 賬戶余額：0 1511166596460存進：100 賬戶余額：400
看了運行效果，一開始一頭霧水，怎么只讓存，不讓取啊？看看ThreadLocal的原理：
如果使用ThreadLocal管理變量，則每一個使用該變量的線程都獲得該變量的副本，副本之間相互獨立，這樣每一個線程都可以隨意修改自己的變量副本，而不會對其他線程產生影響。現在明白了吧，原來每個線程運行的都是一個副本，也就是說存錢和取錢是兩個賬戶，只是名字相同而已。所以就會發生上面的效果。
ThreadLocal與同步機制
a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多線程中相同變量的訪問沖突問題；
b.前者采用以”空間換時間”的方法，后者采用以”時間換空間”的方式。
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