java多线程二之线程同步的三种方法[synchronized关键字,Lock显示加锁,信号量Semaphore]
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：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class AccountWithoutSync {
private static Account account = new Account(); //实例化一个账户
public static void main(String[] args)
{
long start = System.currentTimeMillis();
//使用ExecutorService创建线程池
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
for(int i=0;i<100;i++)
{
executor.execute(new AddPennyTask());
}
//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())
{}
long end = 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
public static class AddPennyTask implements Runnable
{
@Override
public void run() {
account.deposit(1);
}
}
//一个内部类 用于 账户的相关处理
public static class Account
{
private int balance =0;
public int getBalance()
{
return balance;
}
public void deposit(int amount)
{
int newBalance = 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：
public static class Account2
{
private static Lock lock = new ReentrantLock();
private int balance =0;
public int getBalance()
{
return balance;
}
public void deposit(int amount)
{
lock.lock();
try{
int newBalance = 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：
public static class Account
{
private static Semaphore semaphore = new Semaphore(1); //创建一个信号量
private int balance =0;
public int getBalance()
{
return balance;
}
public void deposit(int amount)
{
try {
semaphore.acquire();
int newBalance = balance + amount;
Thread.sleep(4);
balance= newBalance;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
semaphore.release(); //返回一个信号量
}
}
}
网上有很多关于java多线程的文章，有不少写成系列的，但个人觉得像多线程这么有有意思的部分，还是得好好静下心来品位，上面的三种方法，可以解决多线程同步问题，后面还会继续学习，嗯，加油。
