Java实现线程同步方法及原理详解

Java实现线程同步方法及原理详解

一、概述

无论是什么语言，在多线程编程中，常常会遇到多个线同时操作程某个变量(读/写)，如果读/写不同步，则会造成不符合预期的结果。

例如：线程A和线程B并发运行，都操作变量X，若线程A对变量X进行赋上一个新值，线程B仍然使用变量X之前的值，很明显线程B使用的X不是我们想要的值了。

java提供了三种机制，解决上述问题，实现线程同步：

同步代码块

synchronized(锁对象){

// 这里添加受保护的数据操作

}

同步方法

静态同步方法：synchronized修饰的静态方法，它的同步锁是当前方法所在类的字节码对象

public static synchronized void staticMethod(){

}

非静态同步方法：synchronized修饰的非静态方法，它的同步锁即为this

public synchronize void method(){

}

锁机制

// 以可重入锁举例

Lock lock = new ReentrantLock(/*fail*/);

// fail:

// true表示使用公平锁，即线程等待拿到锁的时间越久，越容易拿到锁

// false表示使用非公平锁，线程拿到锁全靠运气。。。cpu时间片轮到哪个线程，哪个线程就能获取锁

lock.lock();

// 这里添加受保护的数据操作

lock.unlock();

个人理解：其实无论哪种机制实现线程同步，本质上都是加锁->操作数据->解锁的过程。同步代码块是针对{}中，同步方法是针对整个方法。其ReentrantLock类提供的lock和unlock和C++的std::mutex提供lock和unlock类似

二、测试用例

同步代码块测试类

package base.synchronize;

publicxBObBmOdp class SynchronizeBlock implements Runnable {

private int num = 100;

@Override

public void run() {

while (num > 1) {

synchronized (this) {

// 同步代码块，只有拿到锁，才有cpu执行权

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);

num--;

}

}

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");

}

}

同步方法测试类

package base.synchronize;

public class SynchronizeMethod implements Runnable {

private int num = 100;

public static int staticNum = 100;

boolean useStaticMethod;

public SynchronizeMethod(boolean useStaticMethodToTest) {

this.useStaticMethod = useStaticMethodToTest;

}

// 对于非静态方法，同步锁对象即this

public synchronized void method() {

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);

num--;

}

// 对于静态方法，同步锁对象是当前方法所在类的字节码对象

public synchronized static void staticMethod() {

System.out.println("Static Method Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + staticNum);

staticNum--;

}

@Override

public void run() {

if (useStaticMethod) { // 测试静态同步方法

while (staticNum > 1) {

staticMethod();

}

}else{ // 测试非静态同步方法

while (num > 1){

method();

}

}

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");

}

}

ReentrantLock测试类

package base.synchronize;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLhttp://ock;

public class SynchronizeLock implements Runnable {

private Lock lock = null;

private int num = 100;

public SynchronizeLock(boolean fair){

lock = new ReentrantLock(fair); // 可重入锁

}

@Override

public void run() {

while (num > 1) {

try {

lock.lock();

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + "---num:" + num);

num--;

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}finally {

lock.unlock();

}

}

System.out.println("Thread ID:" + Thread.currentThread().getId() + " exit");

}

}

测试三种机制的Demo

package base.synchronize;

public class Demo {

public static void main(String[] args) {

synchronizeBlockTest(); // 同步代码块

synchronizeMethodTest(); // 同步非静态方法

synchronizeStaticMethodTest(); // 同步静态方法

synchronizeLockTest(); // 可重入锁机制

}

public static void synchronizeBlockTest(){

Runnable run = new SynchronizeBlock();

for(int i = 0; i < 3; i++){

new Thread(run).start();

}

}

public static void synchronizeMethodTest(){

Runnable run = new SynchronizeMethod(false);

for(int i = 0; i < 3; i++){

new Thread(run).start();

}

}

public static void synchronizeStaticMethodTest() {

Runnable run = new SynchronizeMethod(true);

for(int i = 0; i < 3; i++){

new Thread(run).start();

}

}

public static void synchronizeLockTest(){

Runnable run = new SynchronizeLock(false); // true：使用公平锁 false:使用非公平锁

for(int i = 0; i < 3; i++){

new Thread(run).start();

}

}

}

无论哪种机制，都得到预期的效果，打印100-0

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