【多线程】程序猿进阶多线程（四）—— 线程同步

川长思鸟来 2022-05-16 04:11 355阅读 0赞

# 一、前言 #

在上一篇博客，小编向大家介绍了[线程的状态][Link 1]，算是进一步拉开了多线程的面试，在这篇博客中，小编向大家介绍一下多线程中常见问题有线程同步和线程通信，这篇博客中小编向大家介绍线程同步。

# 二、什么是线程同步？？ #

线程同步：可以理解为多个线程同时执行一段代码，他们不能同时都执行，得等到一个执行完了，其他的再抢到机会，再执行。

说的比较专业点，就是多个线程访问一个共享资源，要保证资源的线程安全，就要一个执行完了，其他依次执行。

# 三、通过上面方法可以保证线程同步呢？ #

java是完全支持多线程的，自然保证线程同步的方式也有很多。

## 3.1 synchronized 同步块 ##

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。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。

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。

synchronized 可以加到类上，也可以加到方法上，也可以加到代码块上。

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();
            }
    
        }

## 3.2 ReenreantLock 重入锁 ##

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 rl = new ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例  
> lock() : 获得锁  
> unlock() : 释放锁  
> tryLock():如果获得了锁即返回true，没有获得锁就返回false；  
> tryLock (long timeout, TimeUnit unit) ： 如果获得锁就返回true，如果有别的线程在使用，就等待指定参数时间，如果获取就返回true，如果还没有获取就返回false。

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。

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();
                    }
    
                }
            ｝

## 3.3 volatile ##

volatile 用于修饰变量。被volatile修饰的变量对于所有线程是可见的。也就是说，A线程修改了volatile修饰的变量const，B线程使用变量const的时候，值为A修改后的。

原理剖析：

在Java内存模型(JMM)中，每一个线程都有一个对应的本地内存，所有线程公用一个主内存。当volatile变量改变的时候，就要先改变本地内存，在改变主内存。所以所有的线程可以通过主内存进行。

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。

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。

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;
                }
            ｝

## 3.4 ThreadLocal 局部变量 ##

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

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();
                }
            }

# 四、对比 #

面试的时候，会经常问以下类似的问题：

*  synchronized与Lock的区别
 *  Java中Volatile 和synchronized区别

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synchronized是java关键字，是jvm层面的，可以对其进行监控判断锁是否获取，Lock是一个类，就有对获取锁的方法。

使用synchronized可以使得代码更加简洁，使用Lock，可能会引起锁忘记关闭，从而引起不必要的错误，所以使用lock就要在finally中关闭锁unlock（）；

在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断；如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

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# 五、小结 #

线程同步是多线程中很重要的部分，是应对高并发最得当的方法，多线程可以提高线程运行速度，一方面也会影响线程，所以要谨慎使用。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/kisscatforever/article/details/81661887