利用synchronized實(shí)現(xiàn)線程同步的案例講解
一、前期基礎(chǔ)知識儲備
（1）線程同步的定義：多線程之間的同步。
（2）多線程同步原因：一個多線程的程序如果是通過Runnable接口實(shí)現(xiàn)的，則意味著類中的屬性將被多個線程共享，由此引出資源的同步問題，即當(dāng)多個線程要操作同一資源時，有可能出現(xiàn)錯誤。
（3）實(shí)現(xiàn)多線程同步的方式——引入同步機(jī)制：在線程使用一個資源時為其加鎖，這樣其他的線程便不能訪問那個資源了，直到解鎖后才可以訪問?！@樣做的結(jié)果，所有線程間會有資源競爭，但是所有競爭的資源是同步的，刷新的，動態(tài)的，不會因?yàn)榫€程間的競爭，導(dǎo)致資源“過度消耗”或者“虛擬消耗”。
上代碼，具體展示“過度消耗/虛擬消耗”問題：
public class TestTicketRunnable{
public static void main(String[] a){
TicketThread tThread = new TicketThread();
new Thread(tThread).start();
new Thread(tThread).start();
new Thread(tThread).start();
}
}；
class TicketThread implements Runnable {
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 5; i++){
if (ticket > 0){
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賣票：ticket = " + ticket--);
}
}
}
}；
運(yùn)行結(jié)果：
Thread-0賣票：ticket = 5 Thread-2賣票：ticket = 5 //虛擬消耗 Thread-1賣票：ticket = 4 Thread-1賣票：ticket = 2 Thread-2賣票：ticket = 3 Thread-0賣票：ticket = 3 //虛擬消耗 Thread-0賣票：ticket = -1 //過度消耗 Thread-1賣票：ticket = 1 Thread-2賣票：ticket = 0
如上所見，票一共5張，三個線程調(diào)用買票，線程1網(wǎng)上賣了售票第1張，緊接著線程2線下也賣了“第一張”出現(xiàn)了“虛擬消耗”的問題；線程3黃牛黨賣了最后1張票，線程1網(wǎng)上又賣了最后1張，出現(xiàn)了“過度消耗”的問題，這兩種問題都是實(shí)際生活中不可能發(fā)生的，但是在這個3個線程執(zhí)行中卻出現(xiàn)了，那一定是有問題的，問題的根源就在于，三個渠道的“售票員”不在一個頻道上辦事，或者說沒有相互之間同步所共享的資源，導(dǎo)致這一問題的根本原因，就是相互之間實(shí)現(xiàn)方式不同步。
二、使用synchronized實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制
synchronized關(guān)鍵字：Java語言的關(guān)鍵字，可用來給對象和方法或者代碼塊加鎖，當(dāng)它鎖定一個方法或者一個代碼塊的時候，同一時刻最多只有一個線程執(zhí)行這段代碼。
當(dāng)兩個并發(fā)線程訪問同一個對象object中的這個加鎖同步代碼塊時，一個時間內(nèi)只能有一個線程得到執(zhí)行。另一個線程必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊。
它包括兩種用法:synchronized 方法和 synchronized 塊。
即實(shí)現(xiàn)線程間同步的方式有兩種：
①使用synchronized同步代碼塊；
②使用synchronized關(guān)鍵字創(chuàng)建synchronized()方法
下面分別進(jìn)行解析，對上面售票的代碼進(jìn)行改造：
①代碼——使用synchronized同步代碼塊
class TicketThread implements Runnable {
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 5; i++){
synchronized(this){
if (ticket > 0){
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賣票：ticket = " + ticket--);
}
}
}
}
}
②代碼——使用synchronized關(guān)鍵字創(chuàng)建synchronized()方法
class TicketThreadMethod implements Runnable {
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 5; i++){
this.sale();
}
}
public synchronized void sale(){
if (ticket > 0){
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賣票：ticket = " + ticket--);
}
}
}
三、synchronized方法和synchronized同步代碼塊的區(qū)別：
synchronized同步代碼塊只是鎖定了該代碼塊，代碼塊外面的代碼還是可以被訪問的。
synchronized方法是粗粒度的并發(fā)控制，某一個時刻只能有一個線程執(zhí)行該synchronized方法。
synchronized同步代碼塊是細(xì)粒度的并發(fā)控制，只會將塊中的代碼同步，代碼塊之外的代碼可以被其他線程同時訪問。
補(bǔ)充：多線程同步鎖synchronized(對象鎖與全局鎖)總結(jié)
1.synchronized同步鎖的引入
/*
* 非線程安全
* */
//多個線程共同訪問一個對象中的實(shí)例變量，則會出現(xiàn)"非線程安全"問題
class MyRunnable1 implements Runnable{
private int num = 10;
public void run() {
try {
if(num > 0) {
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"開始"+",num= "+num--);
Thread.sleep(1000);
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"結(jié)束");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
MyRunnable1 myRunnable1 = new MyRunnable1();
Thread thread1 = new Thread(myRunnable1,"線程1");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable1,"線程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
上例說明兩個線程同時訪問一個沒有同步的方法，如果兩個線程同時操作業(yè)務(wù)對象中的實(shí)例變量，則會出現(xiàn)“線程不安全”問題。
由此我們引入synchronized關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)同步問題：
在Java中使用synchronized關(guān)鍵字控制線程同步，控制synchronized代碼段不被多個線程同時執(zhí)行，synchronized即可以使用在方法上也可以使用在代碼塊中。
2. 對象鎖
（1）synchronized方法（對當(dāng)前對象進(jìn)行加鎖）
若我們對如上代碼進(jìn)行修改，在run()方法上加入synchronized關(guān)鍵字使其變?yōu)橥椒椒ā?/p>
/*
* 同步方法
* */
class MyRunnable1 implements Runnable{
private int num = 10;
public void run() {
this.print();
}
public synchronized void print() {
if(this.num > 0) {
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"開始"+",num= "+num--);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"結(jié)束");
}
}
}public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
MyRunnable1 myRunnable1 = new MyRunnable1();
Thread thread1 = new Thread(myRunnable1,"線程1");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable1,"線程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
結(jié)論：若兩個線程同時訪問同一個對象中的同步方法時一定是線程安全的。
（2）synchronized代碼塊（對某一個對象進(jìn)行加鎖）
如果要使用同步代碼塊必須設(shè)置一個要鎖定的對象，所以一般可以鎖定當(dāng)前對象:this.
/*
* 同步代碼塊
* */
class MyRunnable1 implements Runnable{
private int num = 10;
public void run() {
try {
synchronized (this) {
if(num > 0) {
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"開始"+",num= "+num--);
Thread.sleep(1000);
System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"結(jié)束");
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
MyRunnable1 myRunnable1 = new MyRunnable1();
Thread thread1 = new Thread(myRunnable1,"線程1");
Thread thread2 = new Thread(myRunnable1,"線程2");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
（3）synchronized鎖多對象
/*
* synchronized鎖多對象
* */
class Sync{
public synchronized void print() {
System.out.println("print方法開始："+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("print方法結(jié)束"+Thread.currentThread().getName());
}
}
class MyThread extends Thread{
public void run() {
Sync sync = new Sync();
sync.print();
}
}
public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0; i < 3;i++) {
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
}
根據(jù)上例我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)synchronized鎖多個對象時不能實(shí)現(xiàn)同步操作，由此可以得出關(guān)鍵字synchronized取得的鎖都是對象鎖，而不是將一段代碼或者方法（函數(shù)）當(dāng)作鎖。哪個線程先執(zhí)行帶synchronized關(guān)鍵字的方法或synchronized代碼塊，哪個線程就有該方法或該代碼塊所持有的鎖，其他線程只能呈現(xiàn)等待狀態(tài)，前提是多個線程訪問同一個對象。
只有共享資源的讀寫需要同步化，如果不是共享資源，那么就不需要同步化操作。
3.全局鎖
實(shí)現(xiàn)全局鎖有兩種方式：
(1) 將synchronized關(guān)鍵字用在static方法上
synchronized加到static靜態(tài)方法上是對Class類上鎖，而synchronized加到非static方法上是給對對象上鎖。Class鎖可以對類的所有對象實(shí)例起作用。
/*
* synchronized用在static方法上
* */
class Sync{
static public synchronized void print() {
System.out.println("print方法開始："+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("print方法結(jié)束"+Thread.currentThread().getName());
}
}
class MyThread extends Thread{
public void run() {
Sync.print();
}
}
public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0; i < 3;i++) {
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
}
(2) 用synchronized對類的Class對象進(jìn)行上鎖
synchronized(class)代碼塊的作用與synchronized static方法的作用一樣。
/*
* synchronized對類的Class對象上鎖
* */
class Sync{
public void print() {
synchronized (Sync.class) {
System.out.println("print方法開始："+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("print方法結(jié)束"+Thread.currentThread().getName());
}
}
}
class MyThread extends Thread{
public void run() {
Sync sync = new Sync();
sync.print();
}
}
public class Test5_5{
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0; i < 3;i++) {
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
}
以上為個人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。
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