java中有哪些線程同步的方法

java中有哪些線程同步的方法？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

1.同步方法 

    即有synchronized關(guān)鍵字修飾的方法。
    由于java的每個(gè)對象都有一個(gè)內(nèi)置鎖，當(dāng)用此關(guān)鍵字修飾方法時(shí)，
    內(nèi)置鎖會(huì)保護(hù)整個(gè)方法。在調(diào)用該方法前，需要獲得內(nèi)置鎖，否則就處于阻塞狀態(tài)。
    代碼如： 
    public synchronized void save(){}

   注： synchronized關(guān)鍵字也可以修飾靜態(tài)方法，此時(shí)如果調(diào)用該靜態(tài)方法，將會(huì)鎖住整個(gè)類

2.同步代碼塊 

    即有synchronized關(guān)鍵字修飾的語句塊。
    被該關(guān)鍵字修飾的語句塊會(huì)自動(dòng)被加上內(nèi)置鎖，從而實(shí)現(xiàn)同步
    代碼如： 
    synchronized(object){ }

    注：同步是一種高開銷的操作，因此應(yīng)該盡量減少同步的內(nèi)容。 

    通常沒有必要同步整個(gè)方法，使用synchronized代碼塊同步關(guān)鍵代碼即可。 

    代碼實(shí)例：

package com.xhj.thread;
  /**
   * 線程同步的運(yùn)用
   * 
   * @author XIEHEJUN
   * 
   */
  public class SynchronizedThread {
    class Bank {
      private int account = 100;
      public int getAccount() {
        return account;
      }
      /**
       * 用同步方法實(shí)現(xiàn)
       * 
       * @param money
       */
      public synchronized void save(int money) {
        account += money;
      }
      /**
       * 用同步代碼塊實(shí)現(xiàn)
       * 
       * @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 + "賬戶余額為：" + bank.getAccount());
        }
      }
    }
    /**
     * 建立線程，調(diào)用內(nèi)部類
     */
    public void useThread() {
      Bank bank = new Bank();
      NewThread new_thread = new NewThread(bank);
      System.out.println("線程1");
      Thread thread1 = new Thread(new_thread);
      thread1.start();
      System.out.println("線程2");
      Thread thread2 = new Thread(new_thread);
      thread2.start();
    }
    public static void main(String[] args) {
      SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
      st.useThread();
    }
  }

3.使用特殊域變量(volatile)實(shí)現(xiàn)線程同步

    a.volatile關(guān)鍵字為域變量的訪問提供了一種免鎖機(jī)制，
    b.使用volatile修飾域相當(dāng)于告訴虛擬機(jī)該域可能會(huì)被其他線程更新，
    c.因此每次使用該域就要重新計(jì)算，而不是使用寄存器中的值
    d.volatile不會(huì)提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變量 

    例如： 

        在上面的例子當(dāng)中，只需在account前面加上volatile修飾，即可實(shí)現(xiàn)線程同步。 

    代碼實(shí)例：

//只給出要修改的代碼，其余代碼與上同
    class Bank {
      //需要同步的變量加上volatile
      private volatile int account = 100;

      public int getAccount() {
        return account;
      }
      //這里不再需要synchronized 
      public void save(int money) {
        account += money;
      }
    ｝

    注：多線程中的非同步問題主要出現(xiàn)在對域的讀寫上，如果讓域自身避免這個(gè)問題，則就不需要修改操作該域的方法。 

    用final域，有鎖保護(hù)的域和volatile域可以避免非同步的問題。

4.使用重入鎖實(shí)現(xiàn)線程同步

    在JavaSE5.0中新增了一個(gè)java.util.concurrent包來支持同步。
    ReentrantLock類是可重入、互斥、實(shí)現(xiàn)了Lock接口的鎖，
    它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義，并且擴(kuò)展了其能力
    ReenreantLock類的常用方法有：
        ReentrantLock() : 創(chuàng)建一個(gè)ReentrantLock實(shí)例
        lock() : 獲得鎖
        unlock() : 釋放鎖 

    注：ReentrantLock()還有一個(gè)可以創(chuàng)建公平鎖的構(gòu)造方法，但由于能大幅度降低程序運(yùn)行效率，不推薦使用 

    例如： 

        在上面例子的基礎(chǔ)上，改寫后的代碼為: 

    代碼實(shí)例：

//只給出要修改的代碼，其余代碼與上同
    class Bank {
      
      private int account = 100;
      //需要聲明這個(gè)鎖
      private Lock lock = new ReentrantLock();
      public int getAccount() {
        return account;
      }
      //這里不再需要synchronized 
      public void save(int money) {
        lock.lock();
        try{
          account += money;
        }finally{
          lock.unlock();
        }
        
      }
    ｝

    注：關(guān)于Lock對象和synchronized關(guān)鍵字的選擇： 

        a.最好兩個(gè)都不用，使用一種java.util.concurrent包提供的機(jī)制， 
           能夠幫助用戶處理所有與鎖相關(guān)的代碼。 
        b.如果synchronized關(guān)鍵字能滿足用戶的需求，就用synchronized，因?yàn)樗芎喕a
        c.如果需要更高級的功能，就用ReentrantLock類，此時(shí)要注意及時(shí)釋放鎖，否則會(huì)出現(xiàn)死鎖，通常在finally代碼釋放鎖

5.使用局部變量實(shí)現(xiàn)線程同步 

    如果使用ThreadLocal管理變量，則每一個(gè)使用該變量的線程都獲得該變量的副本，  副本之間相互獨(dú)立，這樣每一個(gè)線程都可以隨意修改自己的變量副本，而不會(huì)對其他線程產(chǎn)生影響。

    ThreadLocal 類的常用方法
    ThreadLocal() : 創(chuàng)建一個(gè)線程本地變量
    get() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值
    initialValue() : 返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的"初始值"
    set(T value) : 將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為value

    例如： 

        在上面例子基礎(chǔ)上，修改后的代碼為： 

    代碼實(shí)例：

//只改Bank類，其余代碼與上同
    public class Bank{
      //使用ThreadLocal類管理共享變量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與同步機(jī)制 

        a.ThreadLocal與同步機(jī)制都是為了解決多線程中相同變量的訪問沖突問題。
        b.前者采用以"空間換時(shí)間"的方法，后者采用以"時(shí)間換空間"的方式

6.使用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)線程同步

    前面5種同步方式都是在底層實(shí)現(xiàn)的線程同步，但是我們在實(shí)際開發(fā)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離底層結(jié)構(gòu)。
    使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包將有助于簡化開發(fā)。
    本小節(jié)主要是使用LinkedBlockingQueue<E>來實(shí)現(xiàn)線程的同步
    LinkedBlockingQueue<E>是一個(gè)基于已連接節(jié)點(diǎn)的，范圍任意的blocking queue。
    隊(duì)列是先進(jìn)先出的順序（FIFO），關(guān)于隊(duì)列以后會(huì)詳細(xì)講解~ 

   LinkedBlockingQueue 類常用方法 

    LinkedBlockingQueue() : 創(chuàng)建一個(gè)容量為Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue
    put(E e) : 在隊(duì)尾添加一個(gè)元素，如果隊(duì)列滿則阻塞
    size() : 返回隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)
    take() : 移除并返回隊(duì)頭元素，如果隊(duì)列空則阻塞 

  代碼實(shí)例： 

實(shí)現(xiàn)商家生產(chǎn)商品和買賣商品的同步

package com.xhj.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
 * 用阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)線程同步 LinkedBlockingQueue的使用
 * 
 * @author XIEHEJUN
 * 
 */
public class BlockingSynchronizedThread {
  /**
   * 定義一個(gè)阻塞隊(duì)列用來存儲(chǔ)生產(chǎn)出來的商品
   */
  private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
  /**
   * 定義生產(chǎn)商品個(gè)數(shù)
   */
  private static final int size = 10;
  /**
   * 定義啟動(dòng)線程的標(biāo)志，為0時(shí)，啟動(dòng)生產(chǎn)商品的線程；為1時(shí)，啟動(dòng)消費(fèi)商品的線程
   */
  private int flag = 0;
  private class LinkBlockThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      int new_flag = flag++;
      System.out.println("啟動(dòng)線程 " + new_flag);
      if (new_flag == 0) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
          int b = new Random().nextInt(255);
          System.out.println("生產(chǎn)商品：" + b + "號");
          try {
            queue.put(b);
          } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
          }
          System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個(gè)");
          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("消費(fèi)者買去了" + n + "號商品");
          } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
          }
          System.out.println("倉庫中還有商品：" + queue.size() + "個(gè)");
          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>定義了阻塞隊(duì)列的常用方法，尤其是三種添加元素的方法，我們要多加注意，當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)：

　　add()方法會(huì)拋出異常
　　offer()方法返回false
　　put()方法會(huì)阻塞

7.使用原子變量實(shí)現(xiàn)線程同步

需要使用線程同步的根本原因在于對普通變量的操作不是原子的。

那么什么是原子操作呢？
原子操作就是指將讀取變量值、修改變量值、保存變量值看成一個(gè)整體來操作
即-這幾種行為要么同時(shí)完成，要么都不完成。

在java的util.concurrent.atomic包中提供了創(chuàng)建了原子類型變量的工具類，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(yīng)用程序中(如以原子方式增加的計(jì)數(shù)器)，
但不能用于替換Integer；可擴(kuò)展Number，允許那些處理機(jī)遇數(shù)字類的工具和實(shí)用工具進(jìn)行統(tǒng)一訪問。

AtomicInteger類常用方法：

AtomicInteger(int initialValue) : 創(chuàng)建具有給定初始值的新的AtomicInteger
addAddGet(int dalta) : 以原子方式將給定值與當(dāng)前值相加
get() : 獲取當(dāng)前值

代碼實(shí)例：

只改Bank類，其余代碼與上面第一個(gè)例子同

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

補(bǔ)充--原子操作主要有：

　　對于引用變量和大多數(shù)原始變量(long和double除外)的讀寫操作；
　　對于所有使用volatile修飾的變量(包括long和double)的讀寫操作。

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