线程同步实现方法-Java程序设计

多线程需要考虑同步时，就是要做到共享资源在同一时刻只能被一个线程访问。Java的同步机制是通过提供“锁”来实现的。锁机制要求每个线程在访问共享资源之前都要先取得同一把锁，访问完退出时再释放该锁。

Java的同步机制使用关键字synchronized来实现，具体又分为两种，一种是同步方法，一种是同步代码块。

1.同步方法

在方法声明中加入synchronized关键字来声明同步方法。

【例6-7】

通过同步方法解决例6-6中的线程同步问题。

步骤1：在chapter6工程src文件夹下新建一个包cn.linaw.chapter6.demo05，然后将cn.linaw.chapter6.demo01包里的Bank Account.java拷贝过来。编写一个新的存钱任务Save Money Task4.java，任务是对银行账户存2次钱，每次存1元，同时打印银行账户余额，如图6-17所示。

图6-17　存钱任务Save MoneyTask4类定义同步方法

（1）Save Money Task4类里将对Bank Account账户对象的操作提取出来，形成一个synchronized修饰的方法。

（2）如果一个线程调用一个对象上的同步实例方法，首先给该对象加锁。同步方法的加锁操作是隐式的，对于实例方法，锁即为当前对象this。在解锁之前，其他调用该对象中的同步方法的线程将被阻塞。

步骤2：编写一个正确的测试类ThreadSyn Function Test1，在main线程中创建2个存钱线程，对共享资源Save Money Task4对象进行同步访问，如图6-18所示。

图6-18　正确利用synchronized方法同步线程

（1）两个存钱线程t1和t2共享的是同一个Save Money Task4类的对象smt，这两个线程会对该smt对象的同步方法save Money进行同步调用。也就是说，假设t1线程执行对象smt的run方法时，运行到save Money（1）时，由于save Money是synchronized修饰的同步方法，于是smt对象调用前，先申请加锁，锁对象即为smt对象（this锁）。如果t2线程也通过执行对象smt的run方法到达save Money（1），由于该方法是同步方法，因此需要申请锁（即this锁），由于smt对象已经被线程t1占用，所以t2线程被阻塞，直到t1线程释放。因此，线程t1和t2通过smt对象调用save Money方法时做到了同步。

（2）同步方法针对同一个对象才同步调用。同步后的save Money方法操作银行账户Bank Account对象x，不会出现数据破坏问题。多次运行，结果显示都是正确的。

步骤3：编写一个错误理解同步方法的测试用例ThreadSynFunction Test2类，如图6-19所示。

图6-19　没有正确理解synchronized方法示例

测试多线程时依然会出现同步问题。这是因为：程序第7～8行创建的两个线程对象t1和t2，使用的是不同的Save Money Task4对象。不同的Save Money Task4对象调用同步方法时申请加的是各自的this锁，并不是同一把锁，因此，各自的Save Money Task4对象可以同时调用saveMoney（1）方法，没有达到同步调用的效果。由于这两个Save Money Task4对象又存在操作共享资源Bank Account对象x，因此可能导致数据破坏，存在线程安全问题。

总之，一个同步方法在执行之前需要隐式地加锁。调用一个对象的同步实例方法要求给该对象加锁（锁对象是当前对象this）。调用一个类的同步静态方法要求对该类加锁（锁对象是当前类的Class对象）。

2.同步代码块

将整个方法声明为synchronized会使同步的范围覆盖整个方法，这会大大影响程序的并发效率。为了缩小同步范围，更精确地控制共享资源的操作，Java提供了同步代码块。(www.xing528.com)

通过synchronized关键字可以声明同步代码块，语法格式为：

syn Lock是一个锁对象，不仅可以用this锁，还可以用任何对象作为锁。当线程要执行同步代码块时，首先需要获得锁对象才有资格执行同步代码块中的语句。同步是一种高消耗的操作，在开发中应尽量使用同步代码块同步需要操作共享资源的代码。

【例6-8】

通过同步代码块替代例6-7的同步方法。

步骤1：在chapter6工程src文件夹下新建一个包cn.linaw.chapter6.demo06，然后将cn.linaw.chapter6.demo01包里的Bank Account.java拷贝过来。

步骤2：在包里定义一个MySyn Locks类，在类加载的时候提供若干静态final锁，如图6-20所示。

图6-20　定义MySyn Locks类

步骤3：编写一个新的存钱任务Save Money Task5.java，使用同步代码块操作共享资源，同步需要的锁对象由MySyn Locks类提供，如图6-21所示。

图6-21　存钱任务Save MoneyTask5类定义同步代码块

任何同步的实例方法都可以转换为同步代码块，synchronized（MySyn Locks.lock1）表示线程需要获得MySyn Locks.lock1锁对象才能运行代码块中的代码，否则需要等待。

步骤4：和测试同步方法一样，编写测试用例ThreadSynBlock Test1类，如图6-22所示。

图6-22　多线程访问共享资源Save MoneyTask5对象

main线程中创建并启动的2个存钱线程t1和t2，需要对共享资源Save Money Task5对象smt进行访问，多次测试结果显示，使用同步代码块可以解决多线程同步问题。

步骤5：和测试同步方法一样，编写测试用例ThreadSynBlock Test2类，如图6-23所示。

图6-23　多线程访问共享资源Bank Account对象

在本测试用例中，两个线程对象分别创建了一个Save Money Task5对象，这两个Save Money Task5对象操作同一个Bank Account对象x，存在操作共享资源x对象，需要考虑线程同步问题。本例中两个线程在执行同步代码块时面对的是同一把锁MySyn Locks.lock1，因此线程是安全的，共享数据没有被破坏。