Java并发编程之线程安全、线程通信-低调大师

Java并发编程之线程安全、线程通信

2018-11-06 512

Java多线程开发中最重要的一点就是线程安全的实现了。所谓Java线程安全，可以简单理解为当多个线程访问同一个共享资源时产生的数据不一致问题。为此，Java提供了一系列方法来解决线程安全问题。

synchronized

synchronized用于同步多线程对共享资源的访问，在实现中分为同步代码块和同步方法两种。

同步代码块

 1 public class DrawThread extends Thread {
 2     
 3     private Account account;
 4     private double drawAmount;
 5     public DrawThread(String name, Account account, double drawAmount) {
 6         super(name);
 7         this.account = account;
 8         this.drawAmount = drawAmount;
 9     }
10     @Override
11     public void run() {
12         //使用account作为同步代码块的锁对象
13         synchronized(account) {
14             if (account.getBalance() >= drawAmount) {
15                 System.out.println(getName() + "取款成功, 取出:" + drawAmount);
16                 try {
17                     TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
18                 } catch (InterruptedException e) {
19                     e.printStackTrace();
20                 }
21                 account.setBalance(account.getBalance() - drawAmount);
22                 System.out.println("余额为: " + account.getBalance());
23             } else {
24                 System.out.println(getName() + "取款失败!余额不足!");
25             }
26         }
27     }
28 }

同步方法

使用同步方法，即使用synchronized关键字修饰类的实例方法或类方法，可以实现线程安全类，即该类在多线程访问中，可以保证可变成员的数据一致性。

同步方法中，隐式的锁对象由锁的是实例方法还是类方法确定，分别为该类对象或类的Class对象。

 1 public class SyncAccount {
 2     private String accountNo;
 3     private double balance;
 4     //省略构造器、getter setter方法
 5     //在一个简单的账户取款例子中, 通过添加synchronized的draw方法, 把Account类变为一个线程安全类
 6     public synchronized void draw(double drawAmount) {
 7         if (balance >= drawAmount) {
 8             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取款成功, 取出:" + drawAmount);
 9             try {
10                 TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
11             } catch (InterruptedException e) {
12                 e.printStackTrace();
13             }
14             balance -= drawAmount;
15             System.out.println("余额为: " + balance);
16         } else {
17             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取款失败!余额不足!");
18         }
19     }
20     //省略HashCode和equals方法
21 }

同步锁（Lock、ReentrantLock）

Java5新增了两个用于线程同步的接口Lock和ReadWriteLock，并且分别提供了两个实现类ReentrantLock(可重入锁)和ReentrantReadWriteLock(可重入读写锁)。

相比较synchronized，ReentrantLock的一些优势功能：

1. 等待可中断：指持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待。

2. 公平锁：多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序依次获取。synchronized是非公平锁，ReentrantLock可以通过参数设置为公平锁

3. 多条件锁：ReentrantLock可通过Condition类获取多个条件关联

Java 1.6以后，synchronized性能提升较大，因此一般的开发中依然建议使用语法层面上的synchronized加锁。

Java8新增了更为强大的可重入读写锁StampedLock类。

比较常用的是ReentrantLock类，可以显示地加锁、释放锁。下面使用ReentrantLock重构上面的SyncAccount类。

 1 public class RLAccount {
 2     //定义锁对象
 3     private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 4     private String accountNo;
 5     private double balance;
 6     //省略构造方法和getter setter
 7     public void draw(double drawAmount) {
 8         //加锁
 9         lock.lock();
10         try {
11             if (balance >= drawAmount) {
12                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取款成功, 取出:" + drawAmount);
13                 try {
14                     TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
15                 } catch (InterruptedException e) {
16                     e.printStackTrace();
17                 }
18                 balance -= drawAmount;
19                 System.out.println("余额为: " + balance);
20             } else {
21                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取款失败!余额不足!");
22             } 
23         } finally {
24             //通过finally块保证释放锁
25             lock.unlock();
26         }
27     }
28 }

死锁

当两个线程相互等待地方释放锁的时候，就会产生死锁。关于死锁和线程安全的深入分析，将另文介绍。

线程通信方式之wait、notify、notifyAll

Object类提供了三个用于线程通信的方法，分别是wait、notify和notifyAll。这三个方法必须由同步锁对象来调用，具体来说：

1. 同步方法：因为同步方法默认使用所在类的实例作为锁，即this，可以在方法中直接调用。

2. 同步代码块：必须由锁来调用。

wait()：导致当前线程等待，直到其它线程调用锁的notify方法或notifyAll方法来唤醒该线程。调用wait的线程会释放锁。

notify()：唤醒任意一个在等待的线程

notifyAll()：唤醒所有在等待的线程

 1 /*
 2  * 通过一个生产者-消费者队列来说明线程通信的基本使用方法
 3  * 注意: 假如这里的判断条件为if语句，唤醒方法为notify, 那么如果分别有多个线程操作入队\出队, 会导致线程不安全.
 4  */
 5 public class EventQueue {
 6     
 7     private final int max;
 8     
 9     static class Event{
10         
11     }
12     //定义一个不可改的链表集合, 作为队列载体
13     private final LinkedList<Event> eventQueue = new LinkedList<>();
14     
15     private final static int DEFAULT_MAX_EVENT = 10;
16     
17     public EventQueue(int max) {
18         this.max = max;
19     }
20     
21     public EventQueue() {
22         this(DEFAULT_MAX_EVENT);
23     }
24     
25     private void console(String message) {
26         System.out.printf("%s:%s\n",Thread.currentThread().getName(), message);
27     }
28     //定义入队方法
29     public void offer(Event event) {
30         //使用链表对象作为锁
31         synchronized(eventQueue) {
32             //在循环中判断如果队列已满, 则调用锁的wait方法, 使线程阻塞
33             while(eventQueue.size() >= max) {
34                 try {
35                     console(" the queue is full");
36                     eventQueue.wait();
37                 } catch (InterruptedException e) {
38                     e.printStackTrace();
39                 }
40             }
41             console(" the new event is submitted");
42             eventQueue.addLast(event);
43             this.eventQueue.notifyAll();
44         }
45     }
46     //定义出队方法
47     public Event take() {
48         //使用链表对象作为锁
49         synchronized(eventQueue) {
50             //在循环中判断如果队列已空, 则调用锁的wait方法, 使线程阻塞
51             while(eventQueue.isEmpty()) {
52                 try {
53                     console(" the queue is empty.");
54                     eventQueue.wait();
55                 } catch (InterruptedException e) {
56                     e.printStackTrace();
57                 }
58             }
59             Event event = eventQueue.removeFirst();
60             this.eventQueue.notifyAll();
61             console(" the event " + event + " is handled/taked.");
62             return event;
63         }
64     }
65 }

线程通信方式之Condition

如果使用的是Lock接口实现类来同步线程，就需要使用Condition类的三个方法实现通信，分别是await、signal和signalAll，使用上与Object类的通信方法基本一致。

 1 /*
 2  * 使用Lock接口和Condition来实现生产者-消费者队列的通信
 3  */
 4 public class ConditionEventQueue {
 5     //显示定义Lock对象
 6     private final Lock lock = new ReentrantLock();
 7     //通过newCondition方法获取指定Lock对象的Condition实例
 8     private final Condition cond = lock.newCondition();
 9     private final int max;
10     static class Event{ }
11     //定义一个不可改的链表集合, 作为队列载体
12     private final LinkedList<Event> eventQueue = new LinkedList<>();
13     private final static int DEFAULT_MAX_EVENT = 10;
14     public ConditionEventQueue(int max) {
15         this.max = max;
16     }
17     
18     public ConditionEventQueue() {
19         this(DEFAULT_MAX_EVENT);
20     }
21     
22     private void console(String message) {
23         System.out.printf("%s:%s\n",Thread.currentThread().getName(), message);
24     }
25     //定义入队方法
26     public void offer(Event event) {
27             lock.lock();
28             try {
29                 //在循环中判断如果队列已满, 则调用cond的wait方法, 使线程阻塞
30                 while (eventQueue.size() >= max) {
31                     try {
32                         console(" the queue is full");
33                         cond.await();
34                     } catch (InterruptedException e) {
35                         e.printStackTrace();
36                     }
37                 }
38                 console(" the new event is submitted");
39                 eventQueue.addLast(event);
40                 cond.signalAll();;
41             } finally {
42                 lock.unlock();
43             }
44         
45     }
46     //定义出队方法
47     public Event take() {
48             lock.lock();
49             try {
50                 //在循环中判断如果队列已空, 则调用cond的wait方法, 使线程阻塞
51                 while (eventQueue.isEmpty()) {
52                     try {
53                         console(" the queue is empty.");
54                         cond.wait();
55                     } catch (InterruptedException e) {
56                         e.printStackTrace();
57                     }
58                 }
59                 Event event = eventQueue.removeFirst();
60                 cond.signalAll();
61                 console(" the event " + event + " is handled/taked.");
62                 return event;
63             } finally {
64                 lock.unlock();
65             }
66     }
67 }

Java 1.5开始就提供了BlockingQueue接口，来实现如上所述的生产者-消费者线程同步工具。具体介绍将另文说明。

微信关注我们

原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/669543

转载内容版权归作者及来源网站所有！

低调大师中文资讯倾力打造互联网数据资讯、行业资源、电子商务、移动互联网、网络营销平台。持续更新报道IT业界、互联网、市场资讯、驱动更新,是最及时权威的产业资讯及硬件资讯报道平台。

一次java导出pdf的经历

近期由于工作需要，需要将html代码导入到pdf中，经过了几种pdf的方案对比后发现IText是最简单和便捷的一种方式，于是乎采用了Itext。 PDF生成第一步：导入Maven依赖  <dependency> <groupId>com.itextpdf</groupId> <artifactId>itextpdf</artifactId> <version>5.4.2</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.itextpdf.tool</groupId> <artifactId>xmlworker</artifactId> <version>5.4.1</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.itextpdf&...

2018-11-07

600

C++已经问世30多年了。在此期间，很多新的语言来了又走，但是C++经得起考验。今天介绍的这本新书《C++编程自学宝典》背后的一个大问题就是：为什么选择C++？答案就分布于读者将要看到的本书的内容中。但作为一个“搅局者”，C++是一门灵活、强大的语言，并且拥有丰富、庞大的标准库提供支持。 C++一直是一门强大的语言，可以让用户直接访问内存，同时提供大量的高级特性，比如创建新类型和类的能力，以及重载运算符以满足用户需求。然而，更现代的C++标准添加了不少特性：通过模板进行泛型编程，通过函数对象和lambda表达式进行函数式编程。用户可以根据需要充分地利用这些特性，也可以使用抽象接口指针或类C过程代码编写事件驱动代码。在本书中，我们将介绍C++11规范以及通过该语言提供的标准库。本书使用简短的代码片段解释了如何使用这些特性，每一章包含一个实用示例来解释这些概念。在本书的最后，读者将了解该语言的所有功能以及C++标准库可以实现的功能。假定读者是初学者，本书将引导和提示读者从零开始使用C++。为什么选择C++? 为什么选择C++？从读者自身的实际情况来看，原因有很多。读者选择C++可能...

2018-11-07

588

资源下载

更多资源

优质分享App

近一个月的开发和优化，本站点的第一个app全新上线。该app采用极致压缩，本体才4.36MB。系统里面做了大量数据访问、缓存优化。方便用户在手机上查看文章。后续会推出HarmonyOS的适配版本。

Mario

马里奥是站在游戏界顶峰的超人气多面角色。马里奥靠吃蘑菇成长，特征是大鼻子、头戴帽子、身穿背带裤，还留着胡子。与他的双胞胎兄弟路易基一起，长年担任任天堂的招牌角色。

Spring

Spring框架（Spring Framework）是由Rod Johnson于2002年提出的开源Java企业级应用框架，旨在通过使用JavaBean替代传统EJB实现方式降低企业级编程开发的复杂性。该框架基于简单性、可测试性和松耦合性设计理念，提供核心容器、应用上下文、数据访问集成等模块，支持整合Hibernate、Struts等第三方框架，其适用范围不仅限于服务器端开发，绝大多数Java应用均可从中受益。

Sublime Text

Sublime Text具有漂亮的用户界面和强大的功能，例如代码缩略图，Python的插件，代码段等。还可自定义键绑定，菜单和工具栏。Sublime Text 的主要功能包括：拼写检查，书签，完整的 Python API ， Goto 功能，即时项目切换，多选择，多窗口等等。Sublime Text 是一个跨平台的编辑器，同时支持Windows、Linux、Mac OS X等操作系统。