多線程操作同一實(shí)例的問(wèn)題
在多線程環(huán)境中，經(jīng)常有兩個(gè)以上線程操作同一實(shí)例的問(wèn)題，無(wú)論是并行Parallel環(huán)境還是并發(fā)Concurrent環(huán)境，都有發(fā)生有多個(gè)線程修改同一變量的問(wèn)題，如果這個(gè)變量是成員變量，多線程將會(huì)給程序帶來(lái)破壞性的影響。請(qǐng)見以下代碼。
資源庫(kù)類
public class ResourceLib {
private long count1;
private long count2;
public ResourceLib(int count) {
this.count1 = count;
this.count2 = count;
}
/**
* 取回資源
* 加上synchronized才是線程安全
*
* @param count
*/
public void fetch(int count) {
count1 += count;
mockLongTimeProcess();
count2 += count;
checkTwoCount(count);
}
/**
* 送出資源
* 加上synchronized才是線程安全
*
* @param count
* @return
*/
public void send(int count) {
count1 -= count;
mockLongTimeProcess();
count2 -= count;
checkTwoCount(count);
}
/**
* 模擬一個(gè)耗時(shí)過(guò)程
*
*/
private void mockLongTimeProcess(){
try{
Thread.sleep(1000);
}
catch(Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
private void checkTwoCount(int borrowCount) {
if (count1 != count2) {
System.out.println(count1 + "!= " + count2);
System.exit(0);
} else {
System.out.println(count1 + "==" + count2);
}
if (Math.abs(count1) > 10000000 || Math.abs(count2) > 10000000) {
count1 = 0;
count2 = 0;
}
}
public static void main(String[] args) {
ResourceLib lib = new ResourceLib(10000);
for (int i = 1; i < 20; i++) {
new Supplier(String.valueOf(i), i, lib);
}
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Comsumer(String.valueOf(i), i, lib);
}
}
}
取資源和給資源的兩個(gè)線程
public class Comsumer implements Runnable{
private ResourceLib resourceLib;
private int count;
public Comsumer(String name,int count,ResourceLib resourceLib){
this.count=count;
this.resourceLib=resourceLib;
Thread thread=new Thread(this);
thread.start();
}
public void run(){
while(true){
resourceLib.send(count);
}
}
}
public class Supplier implements Runnable{
private ResourceLib resourceLib;
private int count;
public Supplier(String name,int count,ResourceLib resourceLib){
this.count=count;
this.resourceLib=resourceLib;
Thread thread=new Thread(this);
thread.start();
}
public void run(){
while(true){
resourceLib.fetch(count);
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果
在main函數(shù)中，程序啟動(dòng)了多個(gè)消費(fèi)者線程和生產(chǎn)者線程，消費(fèi)者線程在不斷減少count1和count2；生產(chǎn)者線程在不斷增加count1和count2，在單線程環(huán)境中，程序絕不會(huì)出現(xiàn)count1和count2不相等的情況，而多線程環(huán)境中，可能有一個(gè)線程在檢查count1和count2時(shí)，其中一個(gè)已經(jīng)被另一個(gè)線程所修改。
因此導(dǎo)致了兩個(gè)值不相等的情況發(fā)生。
運(yùn)行結(jié)果之一
10145!= 10001
10145!= 10003
10145!= 10006
10145!= 10010
10145!= 10015
10145!= 10021
10145!= 10028
10145!= 10036
10145!= 10045
10145!= 10055
10145!= 10066
另一個(gè)經(jīng)典多線程實(shí)例：銀行取款
package com.sitinspring.unsafebank;
public class Bank{
private int count;
public Bank(int count){
this.count=count;
}
public void withdraw(int money){
if(count>money){
mockLongTimeProcess();// 模擬耗時(shí)過(guò)程
count-=money;
System.out.println("提走"+money+" 現(xiàn)有"+count);
}
else{
System.out.println(" 現(xiàn)有數(shù)量"+count+"小于"+money+" 不能提取");
}
checkCount();
}
public void checkCount(){
if(count<0){
System.out.println(count + "< 0 ");
System.exit(0);
}
}
/**
* 模擬一個(gè)耗時(shí)過(guò)程
*
*/
private void mockLongTimeProcess(){
try{
Thread.sleep(1000);
}
catch(Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args){
Bank bank=new Bank(1000);
for(int i=1;i<10;i++){
new Customer(i*i*i,bank);
}
}
}
客戶類及講述
public class Customer implements Runnable{
private Bank bank;
private int count;
public Customer(int count,Bank bank){
this.count=count;
this.bank=bank;
Thread thread=new Thread(this);
thread.start();
}
public void run(){
while(true){
bank.withdraw(count);
}
}
}
在單線程環(huán)境中，提款時(shí)銀行的總數(shù)絕不會(huì)是負(fù)數(shù)，但在多線程環(huán)境中，有可能在一個(gè)線程A符合條件在進(jìn)行耗時(shí)運(yùn)算和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，另一個(gè)線程B已經(jīng)把錢提走，總數(shù)已經(jīng)發(fā)生變化，結(jié)果A線程再提款時(shí)總錢數(shù)已經(jīng)減小了，因此致使銀行總錢數(shù)小于零。
解決方法：在對(duì)成員變量進(jìn)行修改的函數(shù)前加上synchronized關(guān)鍵字
synchronized方法又被成為”同步“方法。當(dāng)一個(gè)方法加上關(guān)鍵字synchronized聲明之后，就可以讓一個(gè)線程操作這個(gè)方法。“讓一個(gè)線程操作”并不是說(shuō)只能讓某一個(gè)特定的線程操作而已，而是指一次只能讓一個(gè)線程執(zhí)行，也就是說(shuō),在一個(gè)線程沒有退出同步方法前，其它線程絕無(wú)可能進(jìn)入這個(gè)同步方法和其它并列的同步方法，只能在外面排隊(duì)等候。
一個(gè)實(shí)例的synchronized方法只能允許1次一個(gè)線程執(zhí)行。但是非synchronized方法就沒有這個(gè)限制，它可以供2個(gè)以上的線程執(zhí)行。
修改后的線程安全的Bank類
public class Bank{
private int count;
public Bank(int count){
this.count=count;
}
public synchronized void withdraw(int money){
if(count>money){
mockLongTimeProcess();// 模擬耗時(shí)過(guò)程
count-=money;
System.out.println("提走"+money+" 現(xiàn)有"+count);
}
else{
System.out.println(" 現(xiàn)有數(shù)量"+count+"小于"+money+" 不能提取");
}
checkCount();
}
public void checkCount(){
if(count<0){
System.out.println(count + "< 0 ");
System.exit(0);
}
}
。。。、// 部分代碼省略
}
修改后的線程安全的ResourceLib類
public class ResourceLib {
private long count1;
private long count2;
public synchronized void fetch(int count) {
count1 += count;
mockLongTimeProcess();
count2 += count;
checkTwoCount(count);
}
public synchronized void send(int count) {
count1 -= count;
mockLongTimeProcess();
count2 -= count;
checkTwoCount(count);
}
public void checkTwoCount(int borrowCount) {
if (count1 != count2) {
System.out.println(count1 + "!= " + count2);
System.exit(0);
} else {
System.out.println(count1 + "==" + count2);
}
if (Math.abs(count1) > 10000000 || Math.abs(count2) > 10000000) {
count1 = 0;
count2 = 0;
}
}
}
注:部分代碼省略
執(zhí)行之后
在一個(gè)執(zhí)行synchronized方法的線程執(zhí)行結(jié)束后,鎖定即被釋放, 其它不得其門而入的線程開始爭(zhēng)搶鎖定,一定會(huì)有一個(gè)線程獲取鎖定,沒有搶到的線程只好再繼續(xù)等候.
注意: 非靜態(tài)的synchronized方法鎖定的對(duì)象是實(shí)例，靜態(tài)的synchronized方法鎖定的對(duì)象是類對(duì)象。
同步塊
以下同步方法可用右邊的同步塊代替:
public synchronized void fun(){
………
}
與左邊同步方法對(duì)等的同步塊：
public void fun(){
synchronized(this){
………
}
}
同步塊和同步方法的比較
1）同步方法鎖定的類的實(shí)例或類對(duì)象，同步塊則可以換成任意實(shí)例，靈活性更高。
2）有時(shí)需要多個(gè)鎖定而不是一個(gè)，如函數(shù)A和函數(shù)B需要鎖定1，函數(shù)B和函數(shù)C需要鎖定2，這時(shí)如果使用同步方法無(wú)疑會(huì)鎖定A和C，造成程序效率的降低。這時(shí)最應(yīng)該使用同步塊。
什么時(shí)候該加同步synchronized
如果一個(gè)函數(shù)或代碼塊有可能被多個(gè)線程進(jìn)入，而這個(gè)函數(shù)或代碼塊又修改了類的成員變量，則這個(gè)這個(gè)函數(shù)或代碼塊就應(yīng)該加上同步synchronized。
如果一個(gè)函數(shù)或代碼有可能被多個(gè)線程進(jìn)入，而這個(gè)函數(shù)或代碼塊只是讀取類的成員變量，則這個(gè)這個(gè)函數(shù)或代碼塊就不該加上同步synchronized。