问:多线程同步的实现方法有哪些?
答:当使用多线程访问同一个资源时,非常容易出现线程安全的问题(例如,当多个线程同时对一个数据进行修改时,会导致某些线程对数据的修改丢失)。因此,需要采用同步机制来解决这种问题。Java主要提供了3种实现同步机制的方法:
synchronized关键字
在Java语言中,每个对象都有一个对象锁与之相关联,该锁表明对象在任何时候只允许被一个线程所拥有,当一个线程调用对象的一段synchronized代码时,需要先获取这个锁,然后去执行相应的代码,执行结束后,释放锁。
synchronized关键字主要有两种用法(synchronized方法和synchronized块),此外该关键字还可以作用于静态方法、类或某个实例,但这都对程序的效率有很大的影响。
- synchronized方法。在方法的声明前加入synchronized关键字,示例如下:
public synchronized void mutiThreadAccess();
只要把多个线程对类需要被同步的资源的操作放到mutiThreadAccess()方法中,就能保证这个方法在同一时刻只能被一个线程访问,从而保证了多线程访问的安全性。然而,当一个方法的方法体规模非常大时,把该方法声明为synchronized会大大影响程序的执行效率。为了提高程序的效率,Java提供了synchronized块。
- synchronized块。synchronized块既可以把任意的代码段声明为synchronized,也可以指定上锁的对象,有非常高的灵活性。其用法如下:
synchronized(syncObject){
//访问syncObject的代码
}
wait()方法与notify()方法
当使用synchronized来修饰某个共享资源时,如果线程A1在执行synchronized代码,另外一个线程A2也要同时执行同一对象的同一synchronized代码时,线程A2将要等到线程A1执行完成后,才能继续执行。在这种情况下可以使用wait()方法和notify()方法。
在synchronized代码被执行期间,线程可以调用对象的wait()方法,释放对象锁,进入等待状态,并且可以调用notify()方法或notifyAll()方法通知正在等待的其他线程。notify()方法仅唤醒一个线程(等待队列中的第一个线程)并允许它去获得锁,notifyAll()方法唤醒所有等待这个对象的线程并允许它们去获得锁(并不是让所有唤醒线程都获取到锁,而是让它们去竞争)。
Lock
JDK5新增加了Lock接口以及它的一个实现类ReentrantLock(重入锁),Lock也可以用来实现多线程的同步,具体而言,它提供了如下一些方法来实现多线程的同步:
- lock()。以阻塞的方式获取锁,也就是说,如果获取到了锁,立即返回;如果别的线程持有锁,当前线程等待,直到获取锁后返回。
- tryLock()。以非阻塞的方式获取锁。只是尝试性地去获取一下锁,如果获取到锁,立即返回true,否则,立即返回false。
- tryLock(longtimeout,TimeUnitunit)。如果获取了锁,立即返回true,否则会等待参数给定的时间单元,在等待的过程中,如果获取了锁,就返回true,如果等待超时,返回false。
- lockInterruptibly()。如果获取了锁,立即返回;如果没有获取锁,当前线程处于休眠状态,直到获得锁,或者当前线程被别的线程中断(会收到InterruptedException异常)。它与lock()方法最大的区别在于如果lock()方法获取不到锁,会一直处于阻塞状态,且会忽略in?terrupt()方法,示例如下:
程序运行结果如下:
interrupted.
如果把lock.lockInterruptibly()替换为lock.lock(),编译器将会提示lock.lock()catch代码块无效,这是因为lock.lock()不会抛出异常,由此可见lock()方法会忽略interrupt()引发的异常。