Java——同步函数

本文探讨了同步函数的概念及其锁机制,重点分析了同步函数如何使用this作为锁,并通过实例对比了同步代码块与同步函数在多线程环境下的表现。

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/*
同步函数
当函数中的代码全部放在了同步代码块中,那么这个函数就是同步函数
*/
//同步函数的锁是this锁,this是一个引用,this指向的对象就是锁
//下面证明一下同步函数的锁就是this
//创建两个线程,一个在同步代码块中执行,另一个在同步函数中执行
//同步代码块用的锁是obj,同步函数用的所是this
//这就导致了两个线程存在两把锁,会出现上次所说的安全问题,即出现错误数据
//只有两个线程同时用一把锁,才能解决多线程的安全问题
class Ticket implements Runnable{
    private int num = 50;//当用静态同步函数时,需要将对象也改为静态的
    private Object obj = new Object();
    //加一个flag标记,一个线程得到CPU,判断flag值
    //如果是true,让他在同步代码块中执行,一旦进去就出不来了,因为任务代码为死循环
    //否则让他在同步函数中执行
    boolean flag = true;
    public void run(){
        if(flag){
            while(true){
                //同步代码块,这里用的锁是obj,与同步函数用不一样的锁,会出现安全问题
                //synchronized(obj){
                //将锁改为this,与同步函数为同一把锁,就没有问题了
                synchronized(this){//如果下面是静态同步函数,则应该把this改为Ticket.class,同一把锁
                    if(num>0){
                        //强制线程放弃CPU,睡眠的线程不会放弃锁
                        try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...sale..."+num--);//1
                    }
                }//释放锁
            }
        }
        else{
            while(true){
                fun();
            }
        }
    }
    ////静态函数进内存的时候不存在对象,但是存在其所属类的字节码文件对象,属于Class类型的对象,
    //锁必须是对象,字节码文件,也是个对象,所以,静态同步函数的锁就是其所属类的字节码文件对象
    //public static synchronized void fun(){//锁为Ticket.class

    //这个函数的代码都是同步代码块中的,所以这个函数可以修饰为同步的,即同步函数
    public synchronized void fun(){
        if(num>0){
            //强制线程放弃CPU,睡眠的线程不会放弃锁
            try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...sale..."+num--);//1
        }
    }
}

class test{
    public static void main(String[] args){
        Ticket t = new Ticket();

        Thread t1 = new Thread(t);
        Thread t2 = new Thread(t);

        t1.start();
        //t1先启动,但是他并不一定能抢到CPU,主线程依旧拿着CPU
        //主线程拿着CPU往下走,将flag改为了false,导致两个
        //线程同时用的一个任务代码,即一把锁,不会出现安全问题,所以,应该在此处
        //让主线程进入睡眠状态,主线程放弃CPU,然后t1立刻拿到CPU,
        //这样t1就可以,在flag是true的情况下,进入同步代码块中执行
        //所以t1用的就是obj锁,然后主线程再拿上CPU,将flag改为false
        //t2拿上CPU时,flag就为false,所以进入的是同步函数中执行,
        //同步函数用的锁是this,两把锁,肯定会出现线程安全问题,所以,
        //如果想解决安全问题,将同步代码块的锁,也改为this,即可解决

        //让主线程放弃CPU
        try{
            Thread.sleep(20);
        }catch(InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        t.flag = false;

        t2.start();
    }
}

//结论:同步函数的锁是this,静态同步函数的锁是他所属类的字节码文件对象
<< 在 Java 中,同步与异步回调是两种不同的执行模式。理解它们的区别和使用场景对于编写高效且可维护的代码非常重要。 ### 同步(Synchronous) **定义**: 在同步模式下,程序按照顺序依次执行每一行代码,只有当前任务完成之后才会继续处理下一个任务。这种机制会阻塞线程直到操作结束为止。 #### 示例 - 使用 `Thread.sleep` 模拟耗时操作 ```java public class SyncExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { System.out.println("开始同步任务..."); // 假设这里有一个耗时的任务 longTask(); System.out.println("同步任务结束"); } private static void longTask() throws InterruptedException{ Thread.sleep(5000); // 让线程休眠五秒模拟长时间运行的操作 System.out.println("完成了耗时操作!"); } } ``` **解释:** 当调用 `longTask()` 方法的时候, 主线程会被挂起等待该方法返回结果后才打印"同步任务结束". 这样做简单直接但是可能会导致性能瓶颈特别是当存在大量I/O密集型或网络请求等慢速过程时. --- ### 异步 (Asynchronous) **定义**: 相比之下,在异步情况下,并不会因为某个任务未完成而停止整个应用程序流;相反地,其他部分能够独立进行下去。一旦某些特定事件触发,则通过所谓的“回调”通知开发者这个状态变更已完成的情况下的后续步骤怎么走。 #### 示例 - 使用 Future 和 Callable 实现基本异步支持 ```java import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; class AsyncCallback implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": 开始异步任务..."); Thread.sleep(2000); return "这是来自异步任务的结果"; } catch (InterruptedException e){ throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } } public class AsyncCallbackDemo { public static void main(String []args)throws ExecutionException, InterruptedException{ ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); System.out.println("启动主进程"); var futureResult=executor.submit(new AsyncCallback()); System.out.println("继续执行主线程中的其它逻辑"); String result=futureResult.get(); System.out.printf("%s%n",result); executor.shutdownNow();//关闭线程池资源释放. } } ``` **解释:** 此处我们创建了一个新的线程去执行我们的异步任务(`Callable`),并立即获得一个代表此未来计算的Future对象,从而让主线程得以自由运转不受阻碍直至它真正需要用到那个远程服务响应数据之前不必一直空等着浪费时间。最终再借助于`.get()`从future里提取实际值但要注意这可能抛出异常如超时等问题需妥善管理。 --- ### 回调函数 Callback Function 在上面例子中虽然没有显式写出类似JavaScript那样典型的callback function形式,不过实际上 `.submit(Callable<T>)` 就是在扮演这样一个角色——作为对某段延迟加载内容准备好后的反应动作设定依据。当然也可以更接近传统意义上的做法: #### 显式的匿名内部类风格写法 ```java // 修改之前的AsyncCallback为接受接口的形式传递给构造器外部自定行为 interface TaskCompletionHandler {void onComplete(String message);} class AnotherWayToUseCallBack extends Thread{ final TaskCompletionHandler handler ; public AnotherWayToUseCallBack(TaskCompletionHandler h ){ this.handler=h; } @Override public void run(){ try{ sleep(3*1_000);//模拟业务处理耗费三秒钟的时间成本。 if(handler!=null){handler.onComplete("已经成功做完事情啦!");} }catch(Exception ex){ System.err.print(ex.toString()); } } } public class CallBackStyleMainClass { public static void main(final String[] arguments) { AnotherWayToUseCallBack worker=new AnotherWayToUseCallBack((String msg)->System.out.println(msg)); worker.start(); for(int i=0;i<6;i++){ System.out.format("[INFO] Main thread working on something else (%d)...%n ",i+1 ); try{ Thread.sleep(750); //仅为了演示效果加入短暂停顿间隔以便观察输出次序变化情况 }catch(Throwable t){} } } } ``` **注意点:** - 上述方式采用了lambda表达式简化语法表现力更强同时也更容易理解和维护相比繁琐冗长的传统匿名内嵌类型实现手法来说优势明显可见一斑; - 如果考虑到多线程环境安全问题那么还需要进一步加强考虑竞态条件等因素影响确保共享变量访问一致性正确无误才行哦! ---
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