浅谈Java三种实现线程同步的方法

一、概述

无论是什么语言，在多线程编程中，常常会遇到多个线同时操作程某个变量(读/写)，如果读/写不同步，则会造成不符合预期的结果。

例如：线程A和线程B并发运行，都操作变量X，若线程A对变量X进行赋上一个新值，线程B仍然使用变量X之前的值，很明显线程B使用的X不是我们想要的值了。

Java提供了三种机制，解决上述问题，实现线程同步：

同步代码块

synchronized(锁对象){
	// 这里添加受保护的数据操作
}

同步方法
- 静态同步方法：synchronized修饰的静态方法，它的同步锁是当前方法所在类的字节码对象
```
public static synchronized void staticMethod(){
    
}
```
- 非静态同步方法：synchronized修饰的非静态方法，它的同步锁即为this
```
public synchronize void method(){

}
```

锁机制

// 以可重入锁举例
Lock lock = new ReentrantLock(/*fail*/);  
// fail: 
// true表示使用公平锁，即线程等待拿到锁的时间越久，越容易拿到锁
// false表示使用非公平锁，线程拿到锁全靠运气。。。cpu时间片轮到哪个线程，哪个线程就能获取锁
lock.lock();
// 这里添加受保护的数据操作
lock.unlock();

个人理解：其实无论哪种机制实现线程同步，本质上都是加锁->操作数据->解锁的过程。同步代码块是针对{}中，同步方法是针对整个方法。其ReentrantLock类提供的lock和unlock和C++的std::mutex提供lock和unlock类似

二、测试用例

同步代码块测试类

package base.synchronize;


public class SynchronizeBlock implements Runnable {
    private int num = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (num > 1) {
            synchronized (this) {
                // 同步代码块，只有拿到锁，才有cpu执行权
                System.out.println("Thread ID:" +  Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);
                num--;
            }
        }
        System.out.println("Thread ID:" +  Thread.currentThread().getId() + " exit");
    }
}

同步方法测试类

package base.synchronize;

public class SynchronizeMethod implements Runnable {
    private int num = 100;
    public static int staticNum = 100;
    boolean useStaticMethod;

    public SynchronizeMethod(boolean useStaticMethodToTest) {
        this.useStaticMethod = useStaticMethodToTest;
    }

    // 对于非静态方法，同步锁对象即this
    public synchronized void method() {
        System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);
        num--;
    }

    // 对于静态方法，同步锁对象是当前方法所在类的字节码对象
    public synchronized static void staticMethod() {
        System.out.println("Static Method Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + staticNum);
        staticNum--;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (useStaticMethod) {  // 测试静态同步方法
            while (staticNum > 1) {
                staticMethod();
            }
        }else{  // 测试非静态同步方法
            while (num > 1){
                method();
            }
        }
        System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");
    }
}

ReentrantLock测试类

package base.synchronize;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SynchronizeLock implements Runnable {
    private Lock lock = null;
    private int num = 100;

    public SynchronizeLock(boolean fair){
        lock = new ReentrantLock(fair); // 可重入锁
    }

    @Override
    public void run() {
        while (num > 1) {
            try {
                lock.lock();
                System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);
                num--;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");
    }
}

测试三种机制的Demo

package base.synchronize;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        synchronizeBlockTest();     // 同步代码块
        synchronizeMethodTest();    // 同步非静态方法
        synchronizeStaticMethodTest();  // 同步静态方法
        synchronizeLockTest();    // 可重入锁机制
    }

    public static void synchronizeBlockTest(){
        Runnable run = new SynchronizeBlock();
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            new Thread(run).start();
        }
    }

    public static void synchronizeMethodTest(){
        Runnable run = new SynchronizeMethod(false);
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            new Thread(run).start();
        }

    }
    public static void synchronizeStaticMethodTest() {
        Runnable run = new SynchronizeMethod(true);
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            new Thread(run).start();
        }
    }


    public static void synchronizeLockTest(){
        Runnable run = new SynchronizeLock(false);  // true：使用公平锁  false:使用非公平锁
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            new Thread(run).start();
        }
    }
}

无论哪种机制，都得到预期的效果，打印100-0

posted @ 2020-05-31 19:13 main(0) 阅读(287) 评论(0) 编辑收藏举报

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