Java多線程同步方法

標籤：存取違規   有助於   時間   ant   val   進入   javase   bank   效率   

 一、同步方法　　即有 synchronized關鍵字修飾的方法。 由於java的每個對象都有一個內建鎖，當用此關鍵字修飾方法時， 內建鎖會保護整個方法。在調用該方法前，需要獲得內建鎖，否則就處於阻塞狀態。 註： synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法，此時如果調用該靜態方法，將會鎖住整個類。

 

二、同步代碼塊　　即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。 被synchronized關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內建鎖，從而實現同步    代碼如： 

synchronized(object){ }

    註：同步是一種高開銷的操作，因此應該盡量減少同步的內容。通常沒有必要同步整個方法，使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。 

線程在執行同步方法時是具有排它性的。當任意一個線程進入到一個對象的任意一個同步方法時，這個對象的所有同步方法都被鎖定了，在此期間，其他任何線程都不能訪問這個對象的任意一個同步方法，直到這個線程執行完它所調用的同步方法並從中退出，從而導致它釋放了該對象的同步鎖之後。在一個對象被某個線程鎖定之後，其他線程是可以訪問這個對象的所有非同步方法的。

同步塊：同步塊是通過鎖定一個指定的對象，來對同步塊中包含的代碼進行同步；而同步方法是對這個方法塊裡的代碼進行同步，而這種情況下鎖定的對象就是同步方法所屬的主體對象自身。如果這個方法是靜態同步方法呢？那麼線程鎖定的就不是這個類的對象了，也不是這個類自身，而是這個類對應的java.lang.Class類型的對象。同步方法和同步塊之間的相互制約只限於同一個對象之間，所以靜態同步方法只受它所屬類的其它靜態同步方法的制約，而跟這個類的執行個體（對象）沒有關係。

如果一個對象既有同步方法，又有同步塊，那麼當其中任意一個同步方法或者同步塊被某個線程執行時，這個對象就被鎖定了，其他線程無法在此時訪問這個對象的同步方法，也不能執行同步塊。

synchronized 關鍵字用於保護共用資料。請大家注意“共用資料”，你一定要分清哪些資料是共用資料，請看下面的例子：

synchronized的目的是使同一個對象的多個線程，在某個時刻只有其中的一個線程可以訪問這個對象的synchronized 資料。每個對象都有一個“鎖標誌”，當這個對象的一個線程訪問這個對象的某個synchronized 資料時，這個對象的所有被synchronized 修飾的資料將被上鎖（因為“鎖標誌”被當前線程拿走了），只有當前線程訪問完它要訪問的synchronized 資料時，當前線程才會釋放“鎖標誌”，這樣同一個對象的其它線程才有機會訪問synchronized 資料。

三、wait與notify

wait():使一個線程處於等待狀態，並且釋放所持有的對象的lock。

sleep():使一個正在啟動並執行線程處於睡眠狀態，是一個靜態方法，調用此方法要捕捉InterruptedException異常。
notify():喚醒一個處於等待狀態的線程，注意的是在調用此方法的時候，並不能確切的喚醒某一個等待狀態的線程，而是由JVM確定喚醒哪個線程，而且不是按優先順序。
notityAll():喚醒所有處入等待狀態的線程，注意並不是給所有喚醒線程一個對象的鎖，而是讓它們競爭。

四、使用特殊域變數(volatile)實現線程同步    a.volatile關鍵字為域變數的訪問提供了一種免鎖機制    b.使用volatile修飾域相當於告訴虛擬機器該域可能會被其他線程更新    c.因此每次使用該域就要重新計算，而不是使用寄存器中的值     d.volatile不會提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變數      五、使用重入鎖實現線程同步    在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支援同步。     ReentrantLock類是可重新進入、互斥、實現了Lock介面的鎖，它與使用synchronized方法和塊具有相同的基本行為和語義，並且擴充了其能力。 ReenreantLock類的常用方法有：

ReentrantLock() : 建立一個ReentrantLock執行個體 lock() : 獲得鎖 unlock() : 釋放鎖 

註：ReentrantLock()還有一個可以建立公平鎖的構造方法，但由於能大幅度降低程式運行效率，不推薦使用         

private Lock lock = new ReentrantLock();lock.lock();
共用資源
lock.unlock();

     註：關於Lock對象和synchronized關鍵字的選擇：         a.最好兩個都不用，使用一種java.util.concurrent包提供的機制，能夠協助使用者處理所有與鎖相關的代碼。         b.如果synchronized關鍵字能滿足使用者的需求，就用synchronized，因為它能簡化代碼         c.如果需要更進階的功能，就用ReentrantLock類，此時要注意及時釋放鎖，否則會出現死結，通常在finally代碼釋放鎖  六、使用局部變數實現線程同步    如果使用ThreadLocal管理變數，則每一個使用該變數的線程都獲得該變數的副本，副本之間相互獨立，這樣每一個線程都可以隨意修改自己的變數副本，而不會對其他線程產生影響。     ThreadLocal 類的常用方法

ThreadLocal() : 建立一個執行緒區域變數 get() : 返回此線程局部變數的當前線程副本中的值 initialValue() : 返回此線程局部變數的當前線程的"初始值" set(T value) : 將此線程局部變數的當前線程副本中的值設定為value

  

 public class Bank{ //使用ThreadLocal類管理共用變數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();     }
}

    註：ThreadLocal與同步機制         a.ThreadLocal與同步機制都是為瞭解決多線程中相同變數的存取違規問題。         b.前者採用以"空間換時間"的方法，後者採用以"時間換空間"的方式  七、使用阻塞隊列實現線程同步

前面5種同步方式都是在底層實現的線程同步，但是我們在實際開發當中，應當盡量遠離底層結構。 使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助於簡化開發。 本小節主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實現線程的同步 LinkedBlockingQueue<E>是一個基於已串連節點的，範圍任意的blocking queue。 隊列是先進先出的順序（FIFO），關於隊列以後會詳細講解~LinkedBlockingQueue 類常用方法 LinkedBlockingQueue() : 建立一個容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue put(E e) : 在隊尾添加一個元素，如果隊列滿則阻塞 size() : 返回隊列中的元素個數 take() : 移除並返回隊頭元素，如果隊列空則阻塞代碼執行個體： 實現商家生產商品和買賣商品的同步

 

註：BlockingQueue<E>定義了阻塞隊列的常用方法，尤其是三種添加元素的方法，我們要多加註意，當隊列滿時：

　　add()方法會拋出異常

　　offer()方法返回false

　　put()方法會阻塞

 

7.使用原子變數實現線程同步

 

需要使用線程同步的根本原因在於對普通變數的操作不是原子的。

那麼什麼是原子操作呢？原子操作就是指將讀取變數值、修改變數值、儲存變數值看成一個整體來操作即-這幾種行為要麼同時完成，要麼都不完成。在java的util.concurrent.atomic包中提供了建立了原子類型變數的工具類，使用該類可以簡化線程同步。其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值，可用在應用程式中(如以原子方式增加的計數器)，但不能用於替換Integer；可擴充Number，允許那些處理機遇數字類的工具和工具 + 生產力進行統一訪問。

AtomicInteger類常用方法：

AtomicInteger(int initialValue) : 建立具有給定初始值的新的

AtomicIntegeraddAddGet(int dalta) : 以原子方式將給定值與當前值相加

get() : 擷取當前值

Java多線程同步方法