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1.为何要线程同步
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（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。
2. 线程同步的方式
2.1. synchronized 同步
synchronized 的同步方式主要有两种：同步方法和同步代码块。
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。
代码如：
public synchronized void save(){}
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。
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。
代码实例：
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();
}
}
2.2. 使用特殊域变量(volatile)实现线程同步
volatile的特点：
- volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制。
- 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。
- 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 。
- 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：
//只给出要修改的代码，其余代码与上同
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;
}
｝
2.3. 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
注： 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。
将上述例子改成：
//只给出要修改的代码，其余代码与上同
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：
- 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。
- 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。
- 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。
2.4. 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
将上述例子改成：
//只改Bank类，其余代码与上同
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();
}
}
2.5. 使用阻塞队列实现线程同步
前面4种同步方式都是在底层实现的线程同步，但是我们在实际开发当中，应当尽量远离底层结构。
使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 本小节主要是使用LinkedBlockingQueue来实现线程的同步 LinkedBlockingQueue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_VALUE的LinkedBlockingQueue
- 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
代码实例： 实现商家生产商品和买卖商品的同步。
package com.xhj.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
* 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用
*
* @author XIEHEJUN
*
*/
public class BlockingSynchronizedThread {
/**
* 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品
*/
private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
/**
* 定义生产商品个数
*/
private static final int size = 10;
/**
* 定义启动线程的标志，为0时，启动生产商品的线程；为1时，启动消费商品的线程
*/
private int flag = 0;
private class LinkBlockThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
int new_flag = flag++;
System.out.println("启动线程 " + new_flag);
if (new_flag == 0) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
int b = new Random().nextInt(255);
System.out.println("生产商品：" + b + "号");
try {
queue.put(b);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} else {
for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
try {
int n = queue.take();
System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();
LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();
Thread thread1 = new Thread(lbt);
Thread thread2 = new Thread(lbt);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
注：
BlockingQueue定义了阻塞队列的常用方法，尤其是三种添加元素的方法，我们要多加注意，当队列满时：
- add()方法会抛出异常
- offer()方法返回false
- put()方法会阻塞
2.6. 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。
那么什么是原子操作呢？
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。
在java的util.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。
上述例子：
class Bank {
private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
public AtomicInteger getAccount() {
return account;
}
public void save(int money) {
account.addAndGet(money);
}
}