Java多线程同步机制详解-优快云博客

原文地址： https://blog.youkuaiyun.com/small_lee/article/details/51453019

为何要使用同步？

java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），
将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用，
从而保证了该变量的唯一性和准确性。

同步的方式

1.同步方法

即有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。

public synchronized void save(double money){};

注： 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。

2.同步代码块

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

代码如： 
synchronized(object){ 
}
//注：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。

注：wait和notify方法一定要在synchronized里面，否则回报错java.lang.IllegalMonitorStateException。

package com.xhj.thread;
   /**
     * 线程同步的运用
     * 
     * @author XIEHEJUN
     * 
     */
    public class SynchronizedThread {

        class Bank {

            private int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }

            /**
             * 用同步方法实现
             * 
             * @param money
             */
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }

            /**
             * 用同步代码块实现
             * 
             * @param money
             */
            public void save1(int money) {
                synchronized (this) {
                    account += money;
                }
            }
        }

        class NewThread implements Runnable {
            private Bank bank;

            public NewThread(Bank bank) {
                this.bank = bank;
            }

            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    // bank.save1(10);
                    bank.save(10);
                    System.out.println(i + "账户余额为：" + bank.getAccount());
                }
            }

        }

        /**
         * 建立线程，调用内部类
         */
        public void useThread() {
            Bank bank = new Bank();
            NewThread new_thread = new NewThread(bank);
            System.out.println("线程1");
            Thread thread1 = new Thread(new_thread);
            thread1.start();
            System.out.println("线程2");
            Thread thread2 = new Thread(new_thread);
            thread2.start();
        }

        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
            st.useThread();
        }

    }

特殊域变量(volatile)解析（不能实现线程同步）

因为 volatile 是 保证数据被改动后所有线程都能及时得到最新的值，但至于这个数据有没有被改对这个 volatile 没法保证。
例如 volatile int i = 0; 假如此时多个线程对 i 进行赋值修改，而且是特别简单的赋值语句没有任何其他运算操作，
如 i = 0 或 i = 1 或 i = a （a 也是一个 int 变量）之类的简单赋值，因为这种简单的赋值具有原子性，一条指令就能完成，
所以在赋值的过程中不会被其他线程抢断，所以每个线程都总能正确地赋值成功，这时候在 i 被赋值修改之后其他线程会立即得到 i 的新值.
如果没有 volatile ，其他线程不一定能及时知道 i 的新值，因为存在一定的寄存器缓存干扰。
这样看起来 volatile 貌似是线程安全的，但这个安全是由简单赋值语句的原子性保证的，
即没办法两个线程同时对 i 进行赋值，所以 i 安全，而 volatile 只保证新值的及时共享可见。
假如 i 不是进行简单赋值操作，而是 i++ 操作，因为 i++ 需要多条指令，没有原子性，
一个线程在操作的过程中可以被其他线程抢断，所以 i 的值就会发生错乱，但是 i 就算是被修改成错误的值，
但 volatile 也会及时保证这个错误的值在所有线程中共享可见，这时看起来 volatile 就无法保证线程安全了。

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修饰域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final类型的变量

例如：
在上面的例子当中，只需在account前面加上volatile修饰，即可实现线程同步。
代码实例：

  class Bank {
            //需要同步的变量加上volatile
            private volatile int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                account += money;
            }
        ｝

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。

4.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 
 class Bank {

            private int account = 100;
            //需要声明这个锁
            private Lock lock = new ReentrantLock();
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                lock.lock();
                try{
                    account += money;
                }finally{
                    lock.unlock();
                }

            }
        ｝

注：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

5.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
// 例如： 
//   在上面例子基础上，修改后的代码为： 
  public class Bank{
            //使用ThreadLocal类管理共享变量account
            private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
                @Override
                protected Integer initialValue(){
                    return 100;
                }
            };
            public void save(int money){
                account.set(account.get()+money);
            }
            public int getAccount(){
                return account.get();
            }
        }