Java使用synchronized修飾方法來(lái)同步線程的實(shí)例演示
Java中可以使用關(guān)鍵字synchronized進(jìn)行線程同步控制，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵資源順序訪問(wèn)，避免由于多線程并發(fā)執(zhí)行導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致性等問(wèn)題。synchronized的原理是對(duì)象監(jiān)視器（鎖），只有獲取到監(jiān)視器的線程才能繼續(xù)執(zhí)行，否則線程會(huì)等待獲取監(jiān)視器。Java中每個(gè)對(duì)象或者類(lèi)都有一把鎖與之相關(guān)聯(lián)，對(duì)于對(duì)象來(lái)說(shuō)，監(jiān)視的是這個(gè)對(duì)象的實(shí)例變量，對(duì)于類(lèi)來(lái)說(shuō)，監(jiān)視的是類(lèi)變量（一個(gè)類(lèi)本身是類(lèi)Class的對(duì)象，所以與類(lèi)關(guān)聯(lián)的鎖也是對(duì)象鎖）。synchronized關(guān)鍵字使用方式有兩種：synchronized方法和synchronized塊。這兩種監(jiān)視區(qū)域都和一個(gè)引入對(duì)象相關(guān)聯(lián)，當(dāng)?shù)竭_(dá)這個(gè)監(jiān)視區(qū)域時(shí)，JVM就會(huì)鎖住這個(gè)引用對(duì)象，當(dāng)離開(kāi)時(shí)會(huì)釋放這個(gè)引用對(duì)象上的鎖（有異常退出時(shí)，JVM會(huì)釋放鎖）。對(duì)象鎖是JVM內(nèi)部機(jī)制，只需要編寫(xiě)同步方法或者同步塊即可，操作監(jiān)視區(qū)域時(shí)JVM會(huì)自動(dòng)獲取鎖或者釋放鎖。
示例1
先來(lái)看第一個(gè)示例，在java中，同一個(gè)對(duì)象的臨界區(qū)，在同一時(shí)間只有一個(gè)允許被訪問(wèn)（都是非靜態(tài)的synchronized方法）：
package concurrency;
public class Main8 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
account.setBalance(1000);
Company company = new Company(account);
Thread companyThread = new Thread(company);
Bank bank = new Bank(account);
Thread bankThread = new Thread(bank);
System.out.printf("Account : Initial Balance: %f\n", account.getBalance());
companyThread.start();
bankThread.start();
try {
//join()方法等待這兩個(gè)線程運(yùn)行完成
companyThread.join();
bankThread.join();
System.out.printf("Account : Final Balance: %f\n", account.getBalance());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/*帳戶*/
class Account{
private double balance;
/*將傳入的數(shù)據(jù)加到余額balance中*/
public synchronized void addAmount(double amount){
double tmp = balance;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tmp += amount;
balance = tmp;
}
/*將傳入的數(shù)據(jù)從余額balance中扣除*/
public synchronized void subtractAmount(double amount){
double tmp = balance;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tmp -= amount;
balance = tmp;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
}
/*銀行*/
class Bank implements Runnable{
private Account account;
public Bank(Account account){
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.subtractAmount(1000);
}
}
}
/*公司*/
class Company implements Runnable{
private Account account;
public Company(Account account){
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.addAmount(1000);
}
}
}
你已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)銀行賬戶的模擬應(yīng)用，它能夠?qū)τ囝~進(jìn)行充值和扣除。這個(gè)程序通過(guò)調(diào)用100次addAmount()方法對(duì)帳戶進(jìn)行充值，每次存入1000；然后通過(guò)調(diào)用100次subtractAmount()方法對(duì)帳戶余額進(jìn)行扣除，每次扣除1000；我們期望帳戶的最終余額與起初余額相等，我們通過(guò)synchronized關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)了。
如果想查看共享數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題，只需要將addAmount()和subtractAmount()方法聲明中的synchronized關(guān)鍵字刪除即可。在沒(méi)有synchronized關(guān)鍵字的情況下，打印出來(lái)的余額值并不一致。如果多次運(yùn)行這個(gè)程序，你將獲取不同的結(jié)果。因?yàn)镴VM并不保證線程的執(zhí)行順序，所以每次運(yùn)行的時(shí)候，線程將以不同的順序讀取并且修改帳戶的余額，造成最終結(jié)果也是不一樣的。
一個(gè)對(duì)象的方法采用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行聲明，只能被一個(gè)線程訪問(wèn)。如果線程A正在執(zhí)行一個(gè)同步方法syncMethodA()，線程B要執(zhí)行這個(gè)對(duì)象的其他同步方法syncMethodB()，線程B將被阻塞直到線程A訪問(wèn)完。但如果線程B訪問(wèn)的是同一個(gè)類(lèi)的不同對(duì)象，那么兩個(gè)線程都不會(huì)被阻塞。
示例2
演示同一個(gè)對(duì)象上的靜態(tài)synchronized方法與非靜態(tài)synchronized方法可以在同一時(shí)間點(diǎn)被多個(gè)線程訪問(wèn)的問(wèn)題，驗(yàn)證一下。
package concurrency;
public class Main8 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
account.setBalance(1000);
Company company = new Company(account);
Thread companyThread = new Thread(company);
Bank bank = new Bank(account);
Thread bankThread = new Thread(bank);
System.out.printf("Account : Initial Balance: %f\n", account.getBalance());
companyThread.start();
bankThread.start();
try {
//join()方法等待這兩個(gè)線程運(yùn)行完成
companyThread.join();
bankThread.join();
System.out.printf("Account : Final Balance: %f\n", account.getBalance());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/*帳戶*/
class Account{
/*這里改為靜態(tài)變量*/
private static double balance = 0;
/*將傳入的數(shù)據(jù)加到余額balance中，注意是用static修飾過(guò)的*/
public static synchronized void addAmount(double amount){
double tmp = balance;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tmp += amount;
balance = tmp;
}
/*將傳入的數(shù)據(jù)從余額balance中扣除*/
public synchronized void subtractAmount(double amount){
double tmp = balance;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tmp -= amount;
balance = tmp;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
}
/*銀行*/
class Bank implements Runnable{
private Account account;
public Bank(Account account){
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.subtractAmount(1000);
}
}
}
/*公司*/
class Company implements Runnable{
private Account account;
public Company(Account account){
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.addAmount(1000);
}
}
}
我只是把上個(gè)例子中的，balance加了static關(guān)鍵字修改，addAmount()方法也可以static關(guān)鍵字修飾。執(zhí)行結(jié)果大家可以自己測(cè)試一下，每次執(zhí)行都是不一樣的結(jié)果！
一些總結(jié)：
- synchronized是通過(guò)軟件（JVM）實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)單易用，即使在JDK5之后有了Lock，仍然被廣泛地使用。
- synchronized實(shí)際上是非公平的，新來(lái)的線程有可能立即獲得監(jiān)視器，而在等待區(qū)中等候已久的線程可能再次等待，不過(guò)這種搶占的方式可以預(yù)防饑餓。
- synchronized只有鎖只與一個(gè)條件（是否獲取鎖）相關(guān)聯(lián)，不靈活，后來(lái)Condition與Lock的結(jié)合解決了這個(gè)問(wèn)題。
- 多線程競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)鎖時(shí)，其余未得到鎖的線程只能不停的嘗試獲得鎖，而不能中斷。高并發(fā)的情況下會(huì)導(dǎo)致性能下降。ReentrantLock的lockInterruptibly()方法可以優(yōu)先考慮響應(yīng)中斷。 一個(gè)線程等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，它可以中斷自己，然后ReentrantLock響應(yīng)這個(gè)中斷，不再讓這個(gè)線程繼續(xù)等待。有了這個(gè)機(jī)制，使用ReentrantLock時(shí)就不會(huì)像synchronized那樣產(chǎn)生死鎖了。
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