Java线程：同步

一 同步的概念

　　线程的同步是为了防止多个线程访问一个数据对象时，对数据造成的破坏。

　　例如：两个线程ThreadA、ThreadB都操作同一个对象Foo对象，并修改Foo对象上的数据。

　　MyRunnable.java

package Thread;
public class MyRunnable implements Runnable{
    private Foo foo=new Foo();
    public static void main(String[] args){
        MyRunnable r=new MyRunnable();
        Thread ta=new Thread(r,"Thread-A");
        Thread tb=new Thread(r,"Thread-B");
        ta.start();
        tb.start();
    }
    public void run(){
        for(int i=0;i<3;i++){
            this.fix(30);
            try{
                Thread.sleep(1);
            }
            catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":当前foo对象的值="+foo.getX());
        }
    }
    public int fix(int y){
        return foo.fix(y);
    }
}

　　Foo.java

package Thread;
public class Foo {
    private int x=100;
    public int getX(){
        return x;
    }
    public int fix(int y){
        x=x-y;
        return x;
    }
}

　　运行结果：

Thread-A:当前foo对象的值=40
Thread-B:当前foo对象的值=40
Thread-A:当前foo对象的值=-20
Thread-B:当前foo对象的值=-50
Thread-A:当前foo对象的值=-80
Thread-B:当前foo对象的值=-80

从结果看出，这样的输出值明显不合理。原因是两个线程不加控制的访问Foo对象并修改器数据所致。因此，应该对Foo的访问加以限制，每次只能有一个线程在访问。

 1 、同步方法

　　线程的同步是保证多线程安全访问竞争资源的一种手段。 对于同步具体的Java代码中需要完成两个操作：

　　1、把竞争访问的资源标识为private;

　　2、同步哪些修改变量的代码，使用synchronized关键字同步方法或代码。(对于synchronized而言，只能标记非抽象方法，不能标识成员变量。)

　　为了演示同步方法的使用，构建了一个信用卡账户，起初信用额度为100w，然后模拟透支、存款等操作。显然银行账户User对象是个竞争资源，而多个并发操作的是账户方法oper(int x)，当然应该在此方法上加上同步，并将账户余额设为私有变量，禁止直接访问。

　　BankTest.java

package Thread;

public class BankTest {
    public static void main(String[] args){
        User u=new User("小二",100);
        MyThread t1=new MyThread("线程1",u,20);
        MyThread t2=new MyThread("线程2",u,-60);
        MyThread t3=new MyThread("线程3",u,-80);
        MyThread t4=new MyThread("线程4",u,-30);
        MyThread t5=new MyThread("线程5",u,32);
        MyThread t6=new MyThread("线程6",u,21);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        t5.start();
        t6.start();
    }
}
class MyThread extends Thread{
    private User u;
    private int y=0;
    MyThread(String name,User u,int y){
        super(name);
        this.u=u;
        this.y=y;
    }
    public void run(){
        u.oper(y);
    }
}
class User{
    private String code;
    private int cash;
    User(String code,int cash){
        this.code=code;
        this.cash=cash;
    }
    public String getCode(){
        return code;
    }
    /**
     * 业务方法
     * @param x 添加x万元
     * */
     public synchronized void oper(int x){
         try{
             Thread.sleep(10L);
             this.cash+=x;
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行结果，增加"+x+",当前余额为："+cash);
             Thread.sleep(10L);
         }
         catch(InterruptedException e){
             e.printStackTrace();
         }
     }
     public String toString(){
         return "User{" + "code=" + code + ",cash=" + cash +'}';
     }
}

结果为：

线程1运行结果，增加20,当前余额为：120
线程2运行结果，增加-60,当前余额为：60
线程6运行结果，增加21,当前余额为：81
线程5运行结果，增加32,当前余额为：113
线程4运行结果，增加-30,当前余额为：83
线程3运行结果，增加-80,当前余额为：3

但是如果把同步关键字synchronized去掉，结果为：

线程2运行结果，增加-60,当前余额为：60
线程6运行结果，增加21,当前余额为：1
线程4运行结果，增加-30,当前余额为：3
线程5运行结果，增加32,当前余额为：3
线程1运行结果，增加20,当前余额为：60
线程3运行结果，增加-80,当前余额为：-20

显然是错误的，多个线程并发访问了竞争资源u，并对u的属性做了修改。可见同步的重要性。

2、同步块

　　有时候，同步块比同步方法有更好的效果。在上个例子的基础上对oper方法做了改变，由同步方法改为同步块模式。

　　　BankTest.java

public void oper(int x){
         try{
             Thread.sleep(10L);
             synchronized(this){
                 this.cash+=x;
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行结果，增加"+x+",当前余额为："+cash);             
             }
             Thread.sleep(10L);
         }
         catch(InterruptedException e){
             e.printStackTrace();
         }
     }

结果和上例是一样的。具体的变化思想为：

1 public syncronized int getX(){
2    return x++;  //同步方法
3 }
4 与
5 public int getX(){
6   synchronized(this){     
7         return x;//非同步方法
8     }
9 }

注意：

　　在使用synchronized时，应该避免在synchronized方法或synchronized块中使用sleep或yield方法。因为synchronized程序块占用着对象锁，你休息那么其他线程只能等待。这样效率不高。同样，在同步程序块内调用yield方法让出CPU资源也没有意义，因为你占用着锁，其他资源无法访问。

二、静态方法同步

　　要同步静态方法，需要一个用整个类对象的锁，这个对象就是这个类(xxx.class)，如：

1 public static synchronized int setName(String name){
2   xxx.name=name;  
3 }
4 等价于
5 public static int setName(){
6   synchronized(xxx.class){
7       xxx.name=name;                
8   }  
9 }

三、何时需要同步

　　1、多个线程同时访问互斥(可交换)数据时，应该同步保护数据，确保两个线程不会同时更改它。

　　2、非静态字段中可更改的数据，通常用非静态方法访问。

　　3、静态字段中可更改的数据，用静态方法访问。

 四、总结

　　1、线程同步的目的是为了保护多个线程反问一个资源时对资源的破坏。

　　2、线程同步方法是通过锁来实现，每个对象都仅有一个锁，这个锁与一个特定的对象关联，线程一旦获取了对象锁，其他访问该对象的线程无法再访问该对象的其他同步方法。

　　3、对于静态同步方法，锁是针对这个类的，锁对象是该类的Class对象。静态和非静态方法的锁不干预。一个线程获得锁，当在一个同步方法中访问另外对象的同步方法时，会获取两个对象的锁。

　　4、对于同步，要时刻清醒哪个对象上同步，这是关键。