Java中如何實現(xiàn)線程同步

這篇文章給大家介紹Java中如何實現(xiàn)線程同步，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

Java可以用來干什么

Java主要應(yīng)用于：1. web開發(fā)；2. Android開發(fā)；3. 客戶端開發(fā)；4. 網(wǎng)頁開發(fā)；5. 企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)；6. Java大數(shù)據(jù)開發(fā)；7.游戲開發(fā)等。

volatile

先看個例子

class Test {
		// 定義一個全局變量
    private boolean isRun = true;
 
	  // 從主線程調(diào)用發(fā)起
    public void process() {
        test();
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        stop();
    }
		// 啟動一個子線程循環(huán)讀取isRun
    private void test() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (isRun) {
									// 疑問，如果我這里有一些打印的語句或者線程睡眠的語句，子線程在
									// 主線程將isRun改為false的時候，就會跳出死循環(huán)，反之，如果循環(huán)體
									// 內(nèi)是空的，就算在主線程改了isRun的值，也無法及時跳出循環(huán)，why?
									// 當(dāng)然，如果將isRun變量使用volatile修飾就沒有此問題
                }
            }
        }).start();
    }
 
    private void stop() {
        isRun = false;
    }
}

有一點(diǎn)是一定的，就是子線程訪問isRun的時候會拷貝一份放到自己的線程（工作內(nèi)存）里，這樣在讀寫的時候可能就不會和外面isRun的值實時是匹配上的。所以就會出現(xiàn)意想不到的問題。

所以我們使用volatile修飾，這樣當(dāng)有多線程同時訪問一個變量時，都會自動同步一下。顯然這樣會帶來一定的性能損失，但是如果確實需要還是要這么做的。

但是，有一個問題來了，使用volatile一定能就可解決多線程同步的問題了嗎？那我們看下面這個例子：

class TestSynchronize {
 
		// 使用volatile修飾的變量
    private volatile int x = 0;
 
    private void add() {
        x++;
    }
 
    public void test() {
				// 啟動第一個線程，進(jìn)行100萬次自加
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i=0; i< 1_000_000; i++) {
                    add();
                }
                System.out.println("第一個線程x=" + x);
            }
        }).start();
				// 啟動第二個線程，進(jìn)行100萬次自加
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i=0; i< 1_000_000; i++) {
                    add();
                }
                System.out.println("第二個線程x=" + x);
            }
        }).start();
    }
}

我們希望的結(jié)果是，最后一個執(zhí)行完的線程應(yīng)該是在2_000_000，但是只要你實際測下就發(fā)現(xiàn)并不是這樣，因為volatile只能保證可見性，但是只要涉及多線程我們一定還聽說過原子性這個概念。什么是可見性：

可見性：對于多個線程都在訪問的變量，當(dāng)有個線程在修改的時候，它會保證會將修改的值更新到內(nèi)存中，而不是只在工作線程中修改，這樣當(dāng)別的線程訪問的時候也會去內(nèi)存中取最新的值，這樣就能保證訪問到的值是最新的。

那什么又是原子性呢:

原子性：就是一個操作或者多個操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行，不會存在執(zhí)行一半會被打斷。

在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型變量的讀取和賦值操作是原子性的。但是上述代碼中的x++;顯然不是原子操作，可以拆解為：

int temp = x + 1;
x = temp;

那么這就為多線程操作帶來不確定性，

1、開始x初始值為0，

2、當(dāng)線程A調(diào)用add()函數(shù)時，執(zhí)行到temp=x+1;這一行時被中斷了，

3、此時切換到線程B的add()函數(shù)，線程B完整執(zhí)行完兩行代碼后，x = 1了，

4、這個時候線程B又完整的執(zhí)行了一遍add方法，那么x=2了，

5、此時發(fā)生了線程切換，切換到A執(zhí)行，A接著上次的執(zhí)行的語句，temp = 1了，接下來執(zhí)行x = temp;語句將1賦值給了x。

可是本來x都被B線程加到2了，這下又回去了，經(jīng)歷A和B線程一共三次add()操作，結(jié)果x的值只是1。

這就解釋了上面那段代碼中，兩個線程分別加了100萬次后，結(jié)果最后一個執(zhí)行完的線程打印的卻并不是200萬。原因就是add()里面的操作并不是原子性的，而volatile只能保證可見性，不能保證原子性

當(dāng)然，僅針對上面的按理我們可以將int x = 0;換一種類型聲明，比如使用AtomicInteger x = new AtomicInteger(0);然后將x++改成x.incrementAndGet();這樣也能保證原子性，確保多線程操作后數(shù)據(jù)是符合期望的。

除了針對基本數(shù)據(jù)類型的，還有對引用操作原子化的，AtomicReference<V>

synchronized

當(dāng)synchronized修飾一個方法時，那么同一時間只有一個線程可以訪問此方法，如果有多個方法都被synchronized修飾的話，當(dāng)一個線程訪問了其中一個方法，別的線程就無法訪問其他被synchronized修飾的方法。

相當(dāng)于有一個監(jiān)視器，當(dāng)一個線程訪問某個方法，其他線程想訪問別的方法時，需要和同一個監(jiān)視器做確認(rèn)，這么做看起來不太合理，其實也是合理的，比如有兩方法都可能對同一個變量做操作，兩個線程能同時訪問兩個方法，這樣數(shù)據(jù)還是會發(fā)生錯亂。

當(dāng)然，我們就有兩個方法支持同步訪問的場景的，只要我們自己確認(rèn)兩個方法不會存在數(shù)據(jù)上的錯亂，我們可以為每個方法指定自己的監(jiān)視器，在默認(rèn)情況下是當(dāng)前類的對象（this）。

我們分別為setName();和其他兩個方法指定了不同的monitor（監(jiān)視器），這樣當(dāng)線程A訪問上面兩個方法的時候，線程B想訪問方法setName也是不受影響的：

接下來我們看我們經(jīng)常寫的另一個例子，單例模式：

class TestInstance {
    private TestInstance(){}
    
    private static TestInstance sInstance;
    
    public static TestInstance newInstance() {
				**// ② 這里判空的目的？**
        if (sInstance == null) {
						**// ① 為什么鎖加在這里？**
            synchronized (TestInstance.class) {
								**// ③ 這里判空的目的？**
                if (sInstance == null) {
                    sInstance = new TestInstance();
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }
}

我們來依次搞清楚上面的三個問題，

①鎖為什么加在里面而不是在方法上加鎖，因為加鎖后會帶來性能上的損失的，單例對象只會創(chuàng)建一次，沒必要在實例已經(jīng)有的時候獲取單例時還加鎖，對性能是浪費(fèi)。

②第一個判空的目的就是在已經(jīng)創(chuàng)建過實例之后的獲取操作，不用再經(jīng)過synchronized判斷，這樣更快。

③最后一個判空就是防止多個線程都會調(diào)到創(chuàng)建實例的操作。

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