详解Java多线程编程中的线程同步方法

这篇文章主要介绍了Java多线程编程中的线程同步方法,使用synchronized关键字创建线程同步方法是实现线程同步的关键,需要的朋友可以参考下

1、多线程的同步：
1.1、同步机制：
在多线程中，可能有多个线程试图访问一个有限的资源，必须预防这种情况的发生。所以引入了同步机制：在线程使用一个资源时为其加锁，这样其他的线程便不能访问那个资源了，直到解锁后才可以访问。

1.2、共享成员变量的例子：
成员变量与局部变量：
成员变量：

如果一个变量是成员变量，那么多个线程对同一个对象的成员变量进行操作，这多个线程是共享一个成员变量的。

局部变量：

如果一个变量是局部变量，那么多个线程对同一个对象进行操作，每个线程都会有一个该局部变量的拷贝。他们之间的局部变量互不影响。

下面举例说明：
实现了Runnable的线程类：

 class MyThread3 implements Runnable{ //两个线程操作同一个对象，共享成员变量 //int i; @Override public void run() { //两个线程操作同一个对象，各自保存局部变量的拷贝 int i = 0; while(i<100){ System.out.println(i); i++; try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }

在main方法中用两个线程操作同一个对象：

 public static void main(String[] args) { MyThread3 myThread = new MyThread3(); //下面两个线程对同一个对象(Runnable的实现类对象)进行操作 Thread thread = new Thread(myThread); Thread thread2 = new Thread(myThread); //各自保存局部变量的拷贝，互不影响，输出200个数字 thread.start(); thread2.start(); }

这里如果把i变成成员变量，则输出100个数字。

1.3、共享资源导致的读取错误
下面举个例子，两个线程共用一个Number对象，通过Number类的getNumber方法获取数据，读取数据并改写时，发现了重复读操作：

首先创建一个Number类：

 class Number{ private int number = 10; public String getNumber(int i){ if(number > 0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } number -= i; return "取出"+i+"成功，剩余数量："+number; } return "取出"+i+"失败，剩余数量："+number; } }

线程类，在线程类中的私有属性包含了Number类的引用：

 class MyThread4 extends Thread{ //两个线程操作同一个对象，共享成员变量 Number number; public MyThread4(Number number){ this.number = number; } @Override public void run() { System.out.println(number.getNumber(8)); } }

在main函数中创建两个线程类，包含了同一个Number类实例的引用：

 public static void main(String[] args) { Number number = new Number(); //两个线程操作同一个对象，共享对象number的成员变量number MyThread4 myThread = new MyThread4(number); MyThread4 myThread2 = new MyThread4(number); myThread.start(); myThread2.start(); }

这样，当第一个线程读取Number中的number变量时先保存下来再休眠0.1秒，然后第二个线程再读取number变量并保存，此时两个线程保存了同样的数字，在修改时，也就导致修改了同一个数字两次。

2、同步机制的实现：

在多线程并发编程中Synchronized一直是元老级角色，很多人都会称呼它为重量级锁，但是随着Java SE1.6对Synchronized进行了各种优化之后，有些情况下它并不那么重了”
Java中的每一个对象都可以作为锁。

对于同步方法，锁是当前实例对象。
对于静态同步方法，锁是当前对象的Class对象。
对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。
当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。
2.1、使用synchronized关键字创建synchronized方法：
使用synchronized关键字，该关键字修饰的方法叫做同步方法。

Java中每个对象都有一个锁或者称为监视器，当访问某个对象的synchronized方法时，表示将该对象上锁，而不仅仅是为该方法上锁。

这样如果一个对象的synchronized方法被某个线程执行时，其他线程无法访问该对象的任何synchronized方法（但是可以调用其他非synchronized的方法）。直至该synchronized方法执行完。

静态的synchronized方法调用情况：
当调用一个对象的静态synchronized方法时，它锁定的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在对象对应的Class对象。这样，其他线程就不能调用该类的其他静态synchronized方法了，但是可以调用非静态的synchronized方法。

结论：执行静态synchronized方法锁方法所在对象，执行非静态synchronized方法锁方法所在对象对应的Class对象。

下面是多线程调用静态的方法的例子，由于锁定了方法所在对象对应的Class对象，其他线程无法调用该方法所在对象其他的静态synchronized方法：

 /** * 定义一个类，包含了线程类需要调用的方法 */ class Compute1{ //这时如果某个线程调用该方法， //将锁定synchronized方法所在对象对应的class对象， //而不是锁定synchronized方法所在对象 public synchronized static void execute(){ for(int i = 0; i<100; i++){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("compute1:execute1 " + i++); } } public synchronized static void execute2(){ for(int i = 0; i<100; i++){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("compute1:execute2 " + i++); } } }

main方法中两个线程分别调用同一个对象的两个static synchronized方法：

 public static void main(String[] args) { Compute1 com = new Compute1(); Thread thread1 = new Thread1(com); Thread thread2 = new Thread2(com); thread1.start(); thread2.start(); }

一次只能调用一个静态方法，直到执行完成。

2.2、使用synchronized创建同步代码块：
通过使用synchronized同步代码块，锁定一个对象，该对象作为可执行的标志从而达到同步的效果：

 /** * 定义一个类，包含了线程类需要调用的方法 */ class Compute1{ //通过同步代码块锁定object1对象进行锁定了其他同样的synchronized代码块 private Object object1 = new Object(); public void execute(){ synchronized(object1){ for(int i = 0; i<100; i++){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("compute1:execute1 " + i++); } } } public synchronized void execute2(){ synchronized(object1){ for(int i = 0; i<100; i++){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("compute1:execute2 " + i++); } } } }

如果想要使用synchronized同步代码块达到和使用synchronized方法同样的效果，可以锁定this引用：