关于Java中线程同步的几种方法

一.使用synchronized关键字

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。

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。

1、同步方法：

给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法，这个方法可以是静态方法和非静态方法，但是不能是抽象类的抽象方法，也不能是接口中的接口方法。

线程在执行同步方法时是具有排它性的。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时，这个对象的所有同步方法都被锁定了，

在此期间，其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法，直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出，

从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后，其他线程是可以访问这个对象的所有非同步方法的。

2、同步块：

同步块是通过锁定一个指定的对象，来对同步块中包含的代码进行同步；而同步方法是对这个方法块里的代码进行同步，而这种情况下锁定的对象就是同步方法所属的主体对象自身。

如果这个方法是静态同步方法呢？那么线程锁定的就不是这个类的对象了，也不是这个类自身，而是这个类对应的java.lang.Class类型的对象。

同步方法和同步块之间的相互制约只限于同一个对象之间，所以静态同步方法只受它所属类的其它静态同步方法的制约，而跟这个类的实例（对象）没有关系。

如果一个对象既有同步方法，又有同步块，那么当其中任意一个同步方法或者同步块被某个线程执行时，这个对象就被锁定了，其他线程无法在此时访问这个对象的同步方法，也不能执行同步块。

synchronized 关键字用于保护共享数据。请大家注意“共享数据”，你一定要分清哪些数据是共享数据。

例子：

package com.gcc.interview.synchro;
 
/**
 * 创建线程*/
public class MybanRunnable implements Runnable{
 
    private Bank bank;
    
    public MybanRunnable(Bank bank) {
        this.bank = bank;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<10;i++) {
            bank.save1(100);
            System.out.println("账户余额是---"+bank.getAccount());
        }
        
    }
    
 
}

package com.gcc.interview.synchro;
/**
 * 银行存款实例*/
class Bank{

    private int account = 100;
    
    public int getAccount() {
        return account;
    }
    //同步方法
    public synchronized void save(int money) {
        account+=money;
    }
    
    public void save1(int money) {
        //同步代码块
        synchronized(this) {
            account+=money;
        }
        
    }
    
    public void userThread() {
        Bank bank = new Bank();
        MybanRunnable my1 = new MybanRunnable(bank);
        System.out.println("线程1");
        Thread th1 = new Thread(my1);
        th1.start();
        System.out.println("线程2");
        Thread th2 = new Thread(my1);
        th2.start();        
    }   
}

 

二.wait和notify

1、wait()：使一个线程处于等待状态，并且释放所持有的对象的lock。

2、sleep()：使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要捕捉InterruptedException异常。

3、notify()：唤醒一个处于等待状态的线程，注意的是在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由JVM确定唤醒哪个线程，而且不是按优先级。

4、Allnotity()：唤醒所有处入等待状态的线程，注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁，而是让它们竞争。

三.使用特殊域变量volatile实现线程同步

1、volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制；

2、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；

3、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；

4、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。 

        //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;
            }
        ｝

注：多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上，如果让域自身避免这个问题，则就不需要修改操作该域的方法。 用final域，有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。

 

四.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 

    private int account = 100;

    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public int getAccount() {
        return account;
    }
    //同步方法
    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： 

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。

 

五.使用局部变量来实现线程同步

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

        //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();
            }
        }

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。

 

六.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。

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）。

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

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

 

七.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
AtomicIntegeraddAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值

代码实例：

只改Bank类，其余代码与上面第一个例子相同

class Bank {
    private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);

    public AtomicInteger getAccount() {
        return account; 
    } 

    public void save(int money) {
        account.addAndGet(money);
    }
}