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;


public 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.reentrantlock;

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

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。