Java中关于同步，异步，多线程，多线程同步，并发

1.同步与异步

1.1同步

在多线程的环境中，经常会碰到数据共享的情况，即当多个线程共同需要访问一个资源时，他们需要以某种顺序来确保该资源在某一时刻只能被一个线程使用，否则，程序的运行结果将是不可预料的，在这种情况下就必须对数据进行同步，例如多个线程同时对同一数据进行写操作，即当线程A需要使用某个资源时，如果这个资源正在被线程B使用，同步机制就会让线程A一直等待下去，直到线程B结束对该资源的使用后，线程A才能使用这个资源，由此可见，同步机制能够保证资源的安全。

要想实现同步操作，必须要获得每一个线程对象的锁。获得它可以保证在同一时刻只有一个线程能够进入临界区（访问互斥资源的代码块），并且在这个锁被释放前，其他线程就不能再进入这个临界区。如果还有其他线程想要获得该对象的锁，只能进入队列等待。只有当拥有该对象锁的线程退出临界区时，所才会被释放，等待队列中优先级最高的线程才能获得该锁，从而进入共享代码区。

2.多线程

实现java多线程的方法

（1）继承Thread类，重写run（）方法

Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，他代表一个线程的实例，并且，启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start（）方法。start（）方法是一个本地方法，他将启动一个新线程，并执行 run（）方法（只有通过start（）方法调用的run（）方法才能真正的起到异步的作用）。
**小提示**start（）方法被调用后并不是立刻执行多线程的代码，而是使得该线程变为可运行状态，什么时候运行多线程代码是由操作系统决定的。（就绪，运行，挂起，结束）

（2）实现Runnable接口，实现run（）方法。

小提示创建Thread对象，用事先Runnable接口的对象作为参数实例化改Thread对象。

实现Callable接口，重写call（）方法。（这个不是重点不建议使用）

3.多线程同步

多线程同步的方法有哪些？

（1）synchronized关键字

在java中，每个对象都有一个对象锁与之相关联，该锁表明对象在任何时候只允许被一个线程所拥有，当一个线程调用对象的一段synchronized代码时，首先要获取这个锁，然后执行相应的代码，执行结束，释放锁。

synchronized关键字主要有两种用法：
1.synchronized申明方法：public synchronized void xxx();
2.synchronized代码块：synchronized（obj）{}

（2）wait（）方法和notify（）方法

wait（）方法表示放弃当前对资源的占有权并且释放对象锁进入等待状态，一直到有人通知。
notify（）方法表示当前的线程已经放弃对资源的占有，通知等待的线程来获得对资源的占有权。然后运行wait（）后面的语句。被唤醒的线程依旧阻塞在wait（）中直到获得对象的锁
重点内容：notify（）方法放弃对资源的占用但是并没有释放对象锁

notify（）和wait（）方法需要配合synchronized关键字使用。

**“`
public class Consumer implements Runnable {

@Override
public synchronized void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        int count = 10;
        while(count > 0) {
             synchronized (Test. obj) {

                 System. out.print( "B");
                 count --;
                 Test. obj.notify(); // 主动释放对象资源

                  try {
                       Test. obj.wait();

                 } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                       e.printStackTrace();
                 }
            }

       }
}
}

public class Produce implements Runnable {

@Override
public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        int count = 10;
        while(count > 0) {
             synchronized (Test. obj) {

                  //System.out.print("count = " + count);
                 System. out.print( "A");
                 count --;
                 Test. obj.notify();

                  try {
                       Test. obj.wait();
                 } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                       e.printStackTrace();
                 }
            }

       }

}
}

测试类如下：

public class Test {

public static final Object obj = new Object();

public static void main(String[] args) {

        new Thread( new Produce()).start();
        new Thread( new Consumer()).start();

}
}
“`**

（3）Lock

a.lock（）：以阻塞的方式获取锁，也就是说如果获得锁，立刻返回；如果别的线程持有锁，当前线程等待，知道获取锁后返回。

b.tryLock（）：以非阻塞的方式获取锁。只是尝试性的去获取锁，如果取得则返回true，否则，立刻返回false。

c.tryLock（long timeout，TimeUnit unit）：如果获取了锁，立刻返回true，否则会等待参数给定的时间单元，在等待的过程中，如果获取了锁，就立刻返回true，如果等待超时，返回false。

d.lockInterruptibly（）：如果获取了锁，立刻返回。否则当前线程处于休眠状态，直到获得锁，或者当前线程被别的线程中断。他与lock（）方法最大的区别在于如果lock（）方法获取不到锁，会一直处于阻塞状态，且会忽略interrupt（）方法。

**`除了wait()和notify()协作完成线程同步之外，使用Lock也可以完成同样的目的。

ReentrantLock 与synchronized有相同的并发性和内存语义，还包含了中断锁等候和定时锁等候，意味着线程A如果先获得了对象obj的锁，那么线程B可以在等待指定时间内依然无法获取锁，那么就会自动放弃该锁。

但是由于synchronized是在JVM层面实现的，因此系统可以监控锁的释放与否，而ReentrantLock使用代码实现的，系统无法自动释放锁，需要在代码中finally子句中显式释放锁lock.unlock();

同样的例子，使用lock 如何实现呢？

public class Consumer implements Runnable {

private Lock lock;
public Consumer(Lock lock) {
        this. lock = lock;
}
@Override
public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        int count = 10;
        while( count > 0 ) {
             try {
                  lock.lock();
                 count --;
                 System. out.print( "B");
            } finally {
                  lock.unlock(); //主动释放锁
                  try {
                       Thread. sleep(91L);
                 } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                       e.printStackTrace();
                 }
            }
       }

}
}

public class Producer implements Runnable{

private Lock lock;
public Producer(Lock lock) {
        this. lock = lock;
}
@Override
public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        int count = 10;
        while (count > 0) {
             try {
                  lock.lock();
                 count --;
                 System. out.print( "A");
            } finally {
                  lock.unlock();
                  try {
                       Thread. sleep(90L);
                 } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                       e.printStackTrace();
                 }
            }
       }
}
}

调用代码：

public class Test {

public static void main(String[] args) {
       Lock lock = new ReentrantLock();

       Consumer consumer = new Consumer(lock);
       Producer producer = new Producer(lock);

        new Thread(consumer).start();
        new Thread( producer).start();

}
}

使用建议：

在并发量比较小的情况下，使用synchronized是个不错的选择，但是在并发量比较高的情况下，其性能下降很严重，此时ReentrantLock是个不错的方案。`**

4.并发与并行

并发：单个处理器，轮换执行多个任务，看起来好像是多个任务同时在执行一样。

并行：多个处理器，同时执行多个任务，但是每个任务分配在一个cpu上执行。