同步问题的提出
现实生活中,我们会遇到“同一个资源,多个人都想使用”的问题。 比如:教室里,只有一台电脑,多个人都想使用。天然的解决办法就是,在电脑旁边,大家排队。前一人使用完后,后一人再使用。
线程同步的概念
处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象。 这时候,我们就需要用到“线程同步”。线程同步其实就是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面的线程使用完毕后,下一个线程再使用。
多线程操作同一个对象(未使用线程同步):
public class TestSync { public static void main(String[] args) { Account a1 = new Account(100, "高"); Drawing draw1 = new Drawing(80, a1);// 定义取钱线程对象; Drawing draw2 = new Drawing(80, a1);// 定义取钱线程对象; draw1.start(); // 你取钱 draw2.start(); // 你老婆取钱 } } /* * 简单表示银行账户 */ class Account { int money; String aname; public Account(int money, String aname) { super(); this.money = money; this.aname = aname; } } /** * 模拟提款操作 */ class Drawing extends Thread { int drawingNum; // 取多少钱 Account account; // 要取钱的账户 int expenseTotal; // 总共取的钱数 public Drawing(int drawingNum, Account account) { super(); this.drawingNum = drawingNum; this.account = account; } @Override public void run() { if (account.money - drawingNum < 0) { return; } try { Thread.sleep(1000); // 判断完后阻塞。其他线程开始运行。 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } account.money -= drawingNum; expenseTotal += drawingNum; System.out.println(this.getName() + "--账户余额:" + account.money); System.out.println(this.getName() + "--总共取了:" + expenseTotal); } }
执行结果如图所示:
没有线程同步机制,两个线程同时操作同一个账户对象,竟然从只有100元的账户,轻松取出80*2=160元,账户余额竟然成为了-60。这么大的问题,显然银行不会答应的。
由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突,有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问造成的这种问题。
由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。
synchronized 方法
通过在方法声明中加入 synchronized关键字来声明,语法如下:
public synchronized void accessVal(int newVal);
synchronized 方法控制对“对象的类成员变量”的访问:每个对象对应一把锁,每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的对象的锁方能执行,否则所属线程阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状态。
synchronized块
synchronized 方法的缺陷:若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率。
Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。 块可以让我们精确地控制到具体的“成员变量”,缩小同步的范围,提高效率。
synchronized 块:通过 synchronized关键字来声明synchronized 块,语法如下:
synchronized(syncObject) { //允许访问控制的代码 }
多线程操作同一个对象(使用线程同步):
public class TestSync { public static void main(String[] args) { Account a1 = new Account(100, "高"); Drawing draw1 = new Drawing(80, a1); Drawing draw2 = new Drawing(80, a1); draw1.start(); // 你取钱 draw2.start(); // 你老婆取钱 } } /* * 简单表示银行账户 */ class Account { int money; String aname; public Account(int money, String aname) { super(); this.money = money; this.aname = aname; } } /** * 模拟提款操作 * * @author Administrator * */ class Drawing extends Thread { int drawingNum; // 取多少钱 Account account; // 要取钱的账户 int expenseTotal; // 总共取的钱数 public Drawing(int drawingNum, Account account) { super(); this.drawingNum = drawingNum; this.account = account; } @Override public void run() { draw(); } void draw() { synchronized (account) { if (account.money - drawingNum < 0) { System.out.println(this.getName() + "取款,余额不足!"); return; } try { Thread.sleep(1000); // 判断完后阻塞。其他线程开始运行。 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } account.money -= drawingNum; expenseTotal += drawingNum; } System.out.println(this.getName() + "--账户余额:" + account.money); System.out.println(this.getName() + "--总共取了:" + expenseTotal); } }
执行结果如图所示:
注:
“synchronized (account)” 意味着线程需要获得account对象的“锁”才有资格运行同步块中的代码。 Account对象的“锁”也称为“互斥锁”,在同一时刻只能被一个线程使用。A线程拥有锁,则可以调用“同步块”中的代码;B线程没有锁,则进入account对象的“锁池队列”等待,直到A线程使用完毕释放了account对象的锁,B线程得到锁才可以开始调用“同步块”中的代码。