Java线程同步的方法

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为什么需要线程同步?

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。

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(){}

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。

synchronized(object) {}

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。

3. 使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

  1. volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制
  2. 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
  3. 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
  4. 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

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。用final域,有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。

4. 使用重入锁实现线程同步

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

ReentrantLock()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

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

ThreadLocal同步机制:

  1. 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。
  2. 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

6. 使用阻塞队列实现线程同步

主要是使用LinkedBlockingQueue来实现线程的同步,LinkedBlockingQueue<E>是一个基于已连接节点的,范围任意的blocking queue,队列是先进先出的顺序(FIFO)。

LinkedBlockingQueue 类常用方法

  • LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUELinkedBlockingQueue
  • put(E e) : 在队尾添加一个元素,如果队列满则阻塞
  • size() : 返回队列中的元素个数
  • take() : 移除并返回队头元素,如果队列空则阻塞

7. 使用原子变量实现线程同步

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.

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。

javautil.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类,使用该类可以简化线程同步。

其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值,可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器), 但不能用于替换Integer;可扩展Number,允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。

AtomicInteger类常用方法:

  • AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger
  • addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
  • get() : 获取当前值

参考资料