java多线程之线程同步七种方式代码示例

为何要使用同步？ 

    java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），
    将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用，
    从而保证了该变量的唯一性和准确性。

1.同步方法 

    即有synchronized关键字修饰的方法。
    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。
    代码如： 
    public synchronized void save(){}

   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

2.同步代码块 

    即有synchronized关键字修饰的语句块。
    被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步
    代码如： 
    synchronized(object){ }

    注：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。 

    代码实例：

package com.xhj.thread;
 /**
  * 线程同步的运用
  *
  * @author XIEHEJUN
  *
  */
 public class SynchronizedThread {
   class Bank {
     private int account = 100;
     public int getAccount() {
       return account;
     }
     /**
      * 用同步方法实现
      *
      * @param money
      */
     public synchronized void save(int money) {
       account += money;
     }
     /**
      * 用同步代码块实现
      *
      * @param money
      */
     public void save1(int money) {
       synchronized (this) {
         account += money;
       }
     }
   }
   class NewThread implements Runnable {
     private Bank bank;
     public NewThread(Bank bank) {
       this.bank = bank;
     }
     @Override
     public void run() {
       for (int i = 0; i < 10; i++) {
         // bank.save1(10);
         bank.save(10);
         System.out.println(i + "账户余额为：" + bank.getAccount());
       }
     }
   }
   /**
    * 建立线程，调用内部类
    */
   public void useThread() {
     Bank bank = new Bank();
     NewThread new_thread = new NewThread(bank);
     System.out.println("线程1");
     Thread thread1 = new Thread(new_thread);
     thread1.start();
     System.out.println("线程2");
     Thread thread2 = new Thread(new_thread);
     thread2.start();
   }
   public static void main(String[] args) {
     SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
     st.useThread();
   }
 }

3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

    a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，
    b.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，
    c.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
    d.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。 

    代码实例：

//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。

4.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 

    例如： 

        在上面例子的基础上，改写后的代码为: 

    代码实例：

//只给出要修改的代码，其余代码与上同
   class Bank {

private int account = 100;
     //需要声明这个锁
     private Lock lock = new ReentrantLock();
     public int getAccount() {
       return account;
     }
     //这里不再需要synchronized
     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

5.使用局部变量实现线程同步 

    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

    例如： 

        在上面例子基础上，修改后的代码为： 

    代码实例：

//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

6.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。
    本小节主要是使用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），关于队列以后会详细讲解~ 

   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

package com.xhj.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
* 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用
*
* @author XIEHEJUN
*
*/
public class BlockingSynchronizedThread {
 /**
  * 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品
  */
 private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
 /**
  * 定义生产商品个数
  */
 private static final int size = 10;
 /**
  * 定义启动线程的标志，为0时，启动生产商品的线程；为1时，启动消费商品的线程
  */
 private int flag = 0;
 private class LinkBlockThread implements Runnable {
   @Override
   public void run() {
     int new_flag = flag++;
     System.out.println("启动线程 " + new_flag);
     if (new_flag == 0) {
       for (int i = 0; i < size; i++) {
         int b = new Random().nextInt(255);
         System.out.println("生产商品：" + b + "号");
         try {
           queue.put(b);
         } catch (InterruptedException e) {
           // TODO Auto-generated catch block
           e.printStackTrace();
         }
         System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
         try {
           Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
           // TODO Auto-generated catch block
           e.printStackTrace();
         }
       }
     } else {
       for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
         try {
           int n = queue.take();
           System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品");
         } catch (InterruptedException e) {
           // TODO Auto-generated catch block
           e.printStackTrace();
         }
         System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
         try {
           Thread.sleep(100);
         } catch (Exception e) {
           // TODO: handle exception
         }
       }
     }
   }
 }
 public static void main(String[] args) {
   BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();
   LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();
   Thread thread1 = new Thread(lbt);
   Thread thread2 = new Thread(lbt);
   thread1.start();
   thread2.start();
 }
}

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

7.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AtomicInteger
addAddGet(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同

class Bank {
   private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
   public AtomicInteger getAccount() {
     return account;
   }
   public void save(int money) {
     account.addAndGet(money);
   }
 }

补充--原子操作主要有：

对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作；
对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

代码的世界里，你就是上帝。

来源：http://www.cnblogs.com/XHJT/p/3897440.html