java线程同步的三种方法[synchronized关键字,Lock加锁,信号量Semaphore]

来源：互联网发布：韩国制衣软件编辑：程序博客网时间：2024/04/30 20:21

java多线程的难点是在：处理多个线程同步与并发运行时线程间的通信问题。java在处理线程同步时，常用方法有：

1、synchronized关键字。

2、Lock显示加锁。

3、信号量Semaphore。

线程同步问题引入：

创建一个银行账户Account类，在创建并启动100个线程往同一个Account类实例里面添加一块钱。在没有使用上面三种方法的情况下：

代码：

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import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
 
publicclass AccountWithoutSync {
    privatestatic Account account =new Account();  //实例化一个账户
     
    publicstatic voidmain(String[] args)
    {
        longstart = System.currentTimeMillis();
        //使用ExecutorService创建线程池
        ExecutorService executor  = Executors.newCachedThreadPool();
         
        for(inti=0;i<100;i++)
        {
            executor.execute(newAddPennyTask());
        }
        //关闭线程池 即使线程池中还有未完成的线程 返回未完成的清单
        executor.shutdown();
         
        //关闭之后还是要保证未完成的线程继续完成  如果线程池中所有任务都完成了，isTerminated返回true
        while(!executor.isTerminated())
        {}
        longend = System.currentTimeMillis();
 
        //balance有余额的意思
        System.out.println("现在账户里面的余额是："+ account.getBalance());
        System.out.println("花费的时间以微秒为单位："+(end-start)+"微秒");
    }
     
    //这个线程只调用了一个方法
    publicstatic classAddPennyTask implements Runnable
    {
        @Override
        publicvoid run() {
            account.deposit(1);
        }
    }
     
    //一个内部类  用于 账户的相关处理
    publicstatic classAccount
    {
        privateint balance =0;
        publicint getBalance()
        {
            returnbalance;
        }
        public void deposit(intamount)
        {
            intnewBalance = balance + amount;
            //为了让错误体现的更明显
            try{
                Thread.sleep(4);  //5毫秒
            }catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            balance= newBalance;
            //其实就是balance +=amount;//不过换成这一段代码结果就在100和99左右
        }
    }
}

运行截图：

错的不是一般的明显，明明存入了100块，显示只有2块，原因也很简单，就是100个线程同时对acount进行修改，当第100该线程把钱改成100时，第2个线程最后修改，把它改成了2，这群不听话的线程，那就好好管管他们吧，让他们乖乖听话，在这之前，还是要记住以下一些名词：

竞争状态：当多个线程访问同一公共资源并引发冲突造成线程不同步，我们称这种状态为竞争状态。

线程安全：是针对类来说的，如果一个类的对象在多线程程序中不会导致竞争状态，我们就称这类为线程安全的，上面的Account是线性不安全的，而又如StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder则是线程不安全的。

临界区：造成竞争状态的原因是多个线程同时进入了程序中某一特定部分，如上面程序中的deposit方法，我们称这部分为程序中的临界区，我们要解决多线程不同步问题，就是要解决如何让多个线程有序的访问临界区。

使用synchronized关键字

1、同步方法：在deposit方法前加synchronized关键字，使得该方法变成同步方法：public synchronized void deposit(double amount){}

2、同步语句：对某一代码块加synchronized关键字，常用格式：

synchronized(exper) {statement} 其中exper是对象的引用，如上面的程序，在要在调用depsoit方法时，改成这样: synchronized(account){account.deposit(1);}

使用synchronized，其实是隐式地给方法或者代码块加了锁，任何同步的实例方法都可以转换为同步语句：

public synchronized void method(){}

转换为同步语句： public void method{sysnchronized(this){}}

利用lock加锁同步

java也可以用Lock显示的对临界区代码加锁以及解锁，这比用synchronized关键字更加直观灵活。

一个锁是一个Lock接口的实例，该接口定义了加锁解锁的方法，且一个锁可以多次调用其newCondition()方法创建名为Condition对象的实例，以此进行线程间的通信（在后面用到）。

有了Lock接口，我们还要实现它，java提供了RenentrantLock类，该类是为创建相互排斥锁而实现了Lock接口，由此就好办了，下面看一下书上的图：

代码如下：

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publicstatic classAccount2
{
    privatestatic Lock lock = newReentrantLock();
    privateint balance =0;
    publicint getBalance()
    {
        returnbalance;
    }
    public void deposit(intamount)
    {
        lock.lock();
        try{
            intnewBalance = balance + amount;
            Thread.sleep(4);  
            balance= newBalance;
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            lock.unlock();
        }
    }
}

给个运行截图：

100块存入，且时间明显比之前久了，100个线程都乖乖的排队访问临界区。另外注意在对lock()的调用后，紧跟随try catch finnaly语句，这是个好习惯。

利用信号量同步

信号量是个好东西，信号量机制在操作系统方面有着广泛的应用，如linux进程同步信号量，而在java里，Semaphore包包含了一些访问信号量的方法。

信号量可以用来限制访问共享资源的线程数，在访问临界区资源前，线程必须获取一个信号量，在访问完之后返回一个信号量。下图是关于类Semaphore，该类包含访问信号量的方法：

利用信号量Semaphorre,可以将上面的Account类改成这样：

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publicstatic classAccount{
    privatestatic Semaphore semaphore =new Semaphore(1); //创建一个信号量
    privateint balance =0;
    publicint getBalance()
    {
        returnbalance;
    }
    public void deposit(intamount)
    {
        try{
            semaphore.acquire();
            intnewBalance = balance + amount;
            Thread.sleep(4);  
            balance= newBalance;
        }catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            semaphore.release();  //返回一个信号量
        }
    }
}

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