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多執行緒有幾種實現方法?同步有幾種實現方法?

為何要使用同步?

java允許多執行緒併發控制,當多個執行緒同時操作一個可共享的資源變數時(如資料的增刪改查), 
將會導致資料不準確,相互之間產生衝突,因此加入同步鎖以避免在該執行緒沒有完成操作之前,被其他執行緒的呼叫, 
從而保證了該變數的唯一性和準確性。

同步的方式

1.同步方法 
即有synchronized關鍵字修飾的方法。 
由於java的每個物件都有一個內建鎖,當用此關鍵字修飾方法時, 
內建鎖會保護整個方法。在呼叫該方法前,需要獲得內建鎖,否則就處於阻塞狀態。

程式碼如: 
public synchronized void save(){}
注: synchronized關鍵字也可以修飾靜態方法,此時如果呼叫該靜態方法,將會鎖住整個類

2.同步程式碼塊
即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。 
被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上內建鎖,從而實現同步

程式碼如: 
synchronized(object){ 
}


注:同步是一種高開銷的操作,因此應該儘量減少同步的內容。 
通常沒有必要同步整個方法,使用synchronized程式碼塊同步關鍵程式碼即可。 
package com.xhj.thread;

    /**
     * 執行緒同步的運用
     * 
     * @author XIEHEJUN
     * 
     */
    public class SynchronizedThread {

        class Bank {

            private int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }

            /**
             * 用同步方法實現
             * 
             * @param money
             */
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }

            /**
             * 用同步程式碼塊實現
             * 
             * @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 + "賬戶餘額為:" + bank.getAccount());
                }
            }

        }

        /**
         * 建立執行緒,呼叫內部類
         */
        public void useThread() {
            Bank bank = new Bank();
            NewThread new_thread = new NewThread(bank);
            System.out.println("執行緒1");
            Thread thread1 = new Thread(new_thread);
            thread1.start();
            System.out.println("執行緒2");
            Thread thread2 = new Thread(new_thread);
            thread2.start();
        }

        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
            st.useThread();
        }

    }

3.使用特殊域變數(volatile)實現執行緒同步 
a.volatile關鍵字為域變數的訪問提供了一種免鎖機制, 
b.使用volatile修飾域相當於告訴虛擬機器該域可能會被其他執行緒更新, 
c.因此每次使用該域就要重新計算,而不是使用暫存器中的值 
d.volatile不會提供任何原子操作,它也不能用來修飾final型別的變數

例如: 
在上面的例子當中,只需在account前面加上volatile修飾,即可實現執行緒同步。

程式碼例項: 
  class Bank {
            //需要同步的變數加上volatile
            private volatile int account = 100;

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

多執行緒中的非同步問題主要出現在對域的讀寫上,如果讓域自身避免這個問題,則就不需要修改操作該域的方法。

4.使用重入鎖實現執行緒同步 
在JavaSE5.0中新增了一個java.util.concurrent包來支援同步。 
ReentrantLock類是可重入、互斥、實現了Lock介面的鎖, 
它與使用synchronized方法和快具有相同的基本行為和語義,並且擴充套件了其能力

ReenreantLock類的常用方法有:

    ReentrantLock() : 建立一個ReentrantLock例項 
    lock() : 獲得鎖 
    unlock() : 釋放鎖 
    class Bank {

            private int account = 100;
            //需要宣告這個鎖
            private Lock lock = new ReentrantLock();
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //這裡不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                lock.lock();
                try{
                    account += money;
                }finally{
                    lock.unlock();
                }

            }
        }
注:關於Lock物件和synchronized關鍵字的選擇: 
    a.最好兩個都不用,使用一種java.util.concurrent包提供的機制, 
        能夠幫助使用者處理所有與鎖相關的程式碼。 
    b.如果synchronized關鍵字能滿足使用者的需求,就用synchronized,因為它能簡化程式碼 
    c.如果需要更高階的功能,就用ReentrantLock類,此時要注意及時釋放鎖,否則會出現死鎖,通常在finally程式碼釋放鎖 

5.使用區域性變數實現執行緒同步 
如果使用ThreadLocal管理變數,則每一個使用該變數的執行緒都獲得該變數的副本, 
副本之間相互獨立,這樣每一個執行緒都可以隨意修改自己的變數副本,而不會對其他執行緒產生影響。

ThreadLocal 類的常用方法



ThreadLocal() : 建立一個執行緒本地變數 
get() : 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值 
initialValue() : 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒的"初始值" 
set(T value) : 將此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值設定為value



例如: 
    在上面例子基礎上,修改後的程式碼為: 

程式碼例項: 
    public class Bank{
            //使用ThreadLocal類管理共享變數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與同步機制 
a.ThreadLocal與同步機制都是為了解決多執行緒中相同變數的訪問衝突問題。 
b.前者採用以”空間換時間”的方法,後者採用以”時間換空間”的方式