Java實(shí)現(xiàn)線程同步方法及原理詳解

更新時(shí)間：2020年06月03日 09:10:58 作者：main(0)

這篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)線程同步方法及原理詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

一、概述

無論是什么語言，在多線程編程中，常常會遇到多個線同時(shí)操作程某個變量(讀/寫)，如果讀/寫不同步，則會造成不符合預(yù)期的結(jié)果。

例如：線程A和線程B并發(fā)運(yùn)行，都操作變量X，若線程A對變量X進(jìn)行賦上一個新值，線程B仍然使用變量X之前的值，很明顯線程B使用的X不是我們想要的值了。

Java提供了三種機(jī)制，解決上述問題，實(shí)現(xiàn)線程同步：

同步代碼塊

synchronized(鎖對象){
	// 這里添加受保護(hù)的數(shù)據(jù)操作
}

同步方法

靜態(tài)同步方法：synchronized修飾的靜態(tài)方法，它的同步鎖是當(dāng)前方法所在類的字節(jié)碼對象

public static synchronized void staticMethod(){
}

非靜態(tài)同步方法：synchronized修飾的非靜態(tài)方法，它的同步鎖即為this

public synchronize void method(){
}

鎖機(jī)制

// 以可重入鎖舉例
Lock lock = new ReentrantLock(/*fail*/);
// fail:
// true表示使用公平鎖，即線程等待拿到鎖的時(shí)間越久，越容易拿到鎖
// false表示使用非公平鎖，線程拿到鎖全靠運(yùn)氣。。。cpu時(shí)間片輪到哪個線程，哪個線程就能獲取鎖
lock.lock();
// 這里添加受保護(hù)的數(shù)據(jù)操作
lock.unlock();

個人理解：其實(shí)無論哪種機(jī)制實(shí)現(xiàn)線程同步，本質(zhì)上都是加鎖->操作數(shù)據(jù)->解鎖的過程。同步代碼塊是針對{}中，同步方法是針對整個方法。其ReentrantLock類提供的lock和unlock和C++的std::mutex提供lock和unlock類似

二、測試用例

同步代碼塊測試類

package base.synchronize;


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

  @Override
  public void run() {
    while (num > 1) {
      synchronized (this) {
        // 同步代碼塊，只有拿到鎖，才有cpu執(zhí)行權(quán)
        System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);
        num--;
      }
    }
    System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");
  }
}

同步方法測試類

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;
  }

  // 對于非靜態(tài)方法，同步鎖對象即this
  public synchronized void method() {
    System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);
    num--;
  }

  // 對于靜態(tài)方法，同步鎖對象是當(dāng)前方法所在類的字節(jié)碼對象
  public synchronized static void staticMethod() {
    System.out.println("Static Method Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + staticNum);
    staticNum--;
  }

  @Override
  public void run() {
    if (useStaticMethod) { // 測試靜態(tài)同步方法
      while (staticNum > 1) {
        staticMethod();
      }
    }else{ // 測試非靜態(tài)同步方法
      while (num > 1){
        method();
      }
    }
    System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");
  }
}

ReentrantLock測試類

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); // 可重入鎖
  }

  @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");
  }
}

測試三種機(jī)制的Demo

package base.synchronize;

public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    synchronizeBlockTest();   // 同步代碼塊
    synchronizeMethodTest();  // 同步非靜態(tài)方法
    synchronizeStaticMethodTest(); // 同步靜態(tài)方法
    synchronizeLockTest();  // 可重入鎖機(jī)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：使用公平鎖 false:使用非公平鎖
    for(int i = 0; i < 3; i++){
      new Thread(run).start();
    }
  }
}

無論哪種機(jī)制，都得到預(yù)期的效果，打印100-0

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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