【关于线程7种同步方式】

1、锁的原理

Java中每个对象都有一个内置锁

当程序运行到非静态的synchronized同步方法上时，自动获得与正在执行代码类的当前实例（this实例）有关的锁。获得一个对象的锁也称为获取锁、锁定对象、在对象上锁定或在对象上同步。

当程序运行到synchronized同步方法或代码块时才该对象锁才起作用。

 

一个对象只有一个锁。所以，如果一个线程获得该锁，就没有其他线程可以获得锁，直到第一个线程释放（或返回）锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块，直到该锁被释放。

 

释放锁是指持锁线程退出了synchronized同步方法或代码块。

 

关于锁和同步，有一下几个要点：

1）、只能同步方法，而不能同步变量和类；

2）、每个对象只有一个锁；当提到同步时，应该清楚在什么上同步？也就是说，在哪个对象上同步？

3）、不必同步类中所有的方法，类可以同时拥有同步和非同步方法。

4）、如果两个线程要执行一个类中的synchronized方法，并且两个线程使用相同的实例来调用方法，那么一次只能有一个线程能够执行方法，另一个需要等待，直到锁被释放。也就是说：如果一个线程在对象上获得一个锁，就没有任何其他线程可以进入（该对象的）类中的任何一个同步方法。

5）、如果线程拥有同步和非同步方法，则非同步方法可以被多个线程自由访问而不受锁的限制。

6）、线程睡眠时，它所持的任何锁都不会释放。

7）、线程可以获得多个重进入（synchronized ）锁。比如，在一个对象的同步方法里面调用另外一个对象的同步方法，则获取了两个对象的同步锁。

8）、同步损害并发性，应该尽可能缩小同步范围。同步不但可以同步整个方法，还可以同步方法中一部分代码块。

9）、在使用同步代码块时候，应该指定在哪个对象上同步，也就是说要获取哪个对象的锁。

 

 

为何要使用同步？ 

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。

 

 

 

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。   

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

 

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。

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。 

 

3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

    a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制， 

    b.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， 

    c.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 

    d.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 

 

 

4.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 

 

注：关于Lock对象和synchronized关键字的选择： 

   a.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。 

   b.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 

   c.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 

 

 

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

 

注：ThreadLocal与同步机制 

  a.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。 

  b.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

    前面5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<E>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），关于队列以后会详细讲解~ 

   

   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 

 

 

注：BlockingQueue<E>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

 

 

 

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。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。

 

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

 

补充--原子操作主要有：

　　对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作；

　　对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

评论

1 楼 zhengdinghe 2017-10-30  

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