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Java线程同步的四种方式详解

news 来源：原创 2024/5/7 18:35:49

什么是线程同步

当使用多个线程来访问同一个数据时，将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，非常容易出现线程安全问题，如下图所示：

比如多个线程都在操作同一数据，都打算修改商品库存，这样就会导致数据不一致的问题。

线程同步的真实意思，其实是“排队”：几个线程之间要排队，一个一个对共享资源进行操作，而不是同时进行操作。

所以我们用同步机制来解决这些问题，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。

线程同步的几种方式

1、使用synchronized关键字

这种方式比较灵活,修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块。

其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象，如下格式：

synchronized(对象) { //得到对象的锁，才能操作同步代码
 需要被同步代码;
}

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。

具体的示例如下：

public class SynchronizedThread { class Bank { private int account = 200; 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();
    }

}

2.使用ReentrantLock

ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，它与使用synchronized方法具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。

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();
                }

            }
        ｝

synchronized 与 Lock 的对比

[ReentrantLock]是显示锁,手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁；

[synchronized]是隐式锁，出了作用域自动释放;

[ReentrantLock]只有代码块锁,[synchronized]有代码块锁和方法锁;

使用 [ReentrantLock]锁，JVM 将花费较少的时间来调度线程，线程更好,并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）;

优先使用顺序：

[ReentrantLock][synchronized] 同步代码块> [synchronized] 同步方法

3.使用原子变量实现线程同步

为了完成线程同步，我们将使用原子变量(Atomic***开头的)来实现。

比如典型代表：AtomicInteger类存在于java.util.concurrent.atomic中,该类表示支持原子操作的整数，采用getAndIncrement方法以原子方法将当前的值递加。

具体示例如下：

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

4.ThreadLocal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，从而实现线程同步。

具体代码示例如下：

//只改Bank类，其余代码与上同
        public class Bank{ // 创建一个线程本地变量 ThreadLocal
            private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
                @Override //返回当前线程的"初始值" 
                protected Integer initialValue(){ return 100;
                }
            }; public void save(int money){ //设置线程副本中的值
                account.set(account.get()+money);
            } public int getAccount(){ //返回线程副本中的值 
                return account.get();
            }
        }