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標題優(yōu)化方法百度網(wǎng)站免費優(yōu)化軟件下載

news 2025/7/8 14:39:13

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同步是什么？

當兩個線程同時對一個變量進行修改時，不同的訪問順序會造成不一樣的結(jié)果，這時候就需要同步保證結(jié)果的唯一性。

未同步時

新建Bank類，transfer()用于在兩個賬戶之間轉(zhuǎn)賬金額

class Bank {private double[] accounts;public Bank(int accountNum, double initialMoney) {accounts = new double[accountNum];Arrays.fill(accounts, initialMoney);}public void transfer(int from, int to, double money) {if (accounts[from] < money) {return;}System.out.print(Thread.currentThread());accounts[from] -= money;System.out.printf("%10.2f from %d to %d", money, from, to);accounts[to] += money;System.out.printf(" Total %10.2f%n", getTotal());}public double getTotal() {double total = 0.0d;for (double temp : accounts) {total += temp;}return total;}public int size() {return accounts.length;}
}

假設銀行有1000個開戶人，每個人賬戶有1000元，新建1000個線程進行隨機轉(zhuǎn)賬，無論怎么轉(zhuǎn)賬，總金額都應該為1000000，但實際的錢卻越來越少（這個例子不太好，原因是浮點數(shù)加減可能誤差）

int NACCOUNTS = 1000;
double INITIAL_BALANCE = 1000;
double MAX_AMOUNT = 1000;
int DELAY = 10;Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++) {int fromAccount = i;new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {while (true) {int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());double money = MAX_AMOUNT * Math.random();bank.transfer(fromAccount, toAccount, money);Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}).start();
}

原因分析：

當兩個線程同時執(zhí)行到accounts[to] += money;
線程1取出accounts[to]（如900）放到寄存器，+money（如100），正準備寫回accounts[to]（變成了1000）時
線程2搶占到權限執(zhí)行accounts[to] += money 將accounts[to]修改為了10002
線程1再寫就將10002覆蓋成了1000

ReentrantLock

修改Bank，對其transfer方法加鎖，注意lock應該為成員變量，即每個Bank實例都只有一把鎖，不同對象之間的鎖不會互相影響，需要在finally釋放鎖

class Bank {private double[] accounts;private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public Bank(int accountNum, double initialMoney) {accounts = new double[accountNum];Arrays.fill(accounts, initialMoney);}public void transfer(int from, int to, double money) {if (accounts[from] < money) {return;}lock.lock();try {System.out.print(Thread.currentThread());accounts[from] -= money;System.out.printf("%10.2f from %d to %d", money, from, to);accounts[to] += money;System.out.printf(" Total %10.2f%n", getTotal());} finally {lock.unlock();}}public double getTotal() {double total = 0.0d;for (double temp : accounts) {total += temp;}return total;}public int size() {return accounts.length;}
}

Condition

在轉(zhuǎn)賬時，應該避免選擇沒有足夠資金的賬號轉(zhuǎn)出

if(bank.getMoney(fromAccount) >= money){bank.transfer(fromAccount, toAccount, money);
}

但在多線程情況下，可能兩個線程同時進入if，一個線程轉(zhuǎn)賬后導致另外一個線程金額不夠轉(zhuǎn)賬，故我們要確保在檢查之后加鎖禁止別的線程先行一步

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {while(account[from]  < money){}
}finally{lock.unlock();
}

但當賬戶沒有錢的時候，轉(zhuǎn)出線程會一直等待其他線程轉(zhuǎn)入資金，而其他線程因為無法拿到鎖而無法轉(zhuǎn)入，這就造成了死鎖，這時候就需要條件對象，當金額不足時阻塞線程放棄鎖的持有

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition moneyEnough;lock.lock();
try {moneyEnough = lock.newCondition();while(account[from]  < money){moneyEnough.await();}
}finally{lock.unlock();
}

當其他線程轉(zhuǎn)賬后，應該調(diào)用signalAll()喚起所有await()中的線程，當其中的某個線程被調(diào)度并再次獲取鎖后，會再進入try子句檢測金額是否足夠

moneyEnough.signalAll();

Tips：

還有一個signal()方法隨機喚起一個等待線程
當所有線程的金額都小于轉(zhuǎn)賬金額，調(diào)用await()，所有線程都會阻塞，此時會再次死鎖

synchronized

Java中每一個對象都有一個內(nèi)部鎖，如果一個方法用synchronized聲明，線程調(diào)用該方法時需要獲得其內(nèi)部鎖，即

public synchronized void method(){}

等價于

private ReentrantLock innerLock = new ReentrantLock();
public void method(){innerLock.lock();try{}finally{innerLock.unlock();}
}

內(nèi)部鎖只有一個條件，對其的阻塞和喚醒調(diào)用wait()、notifyAll()/notify()，它們是Object中的final方法，相當對ReentrantLock調(diào)用

innerLock.await();
innerLock.signalAll();

將靜態(tài)方法聲明為synchronized，調(diào)用該方法時會鎖住對應的類，此時其他線程無法調(diào)用該類的其他同步靜態(tài)方法

Tips：

內(nèi)部鎖不能中斷一個正在試圖獲得鎖的線程
鎖時不能設置超時
只有一個條件

該使用哪種鎖機制?

使用synchronized可減少代碼的編寫，減少出錯的幾率

使用ReentrantLock+Condition可以自行控制鎖的過程，實現(xiàn)多個條件

同步阻塞

使用其他對象的鎖來完成原子操作

public class bank{private Object lock = new Object();public void transfer(int from, int to, double money) {synchronized(lock){}}
}

監(jiān)視器

volatile

若如果只有一兩個域可能發(fā)生多線程的誤寫，可對該域聲明為volatile，虛擬機和編譯器就知道該域是可能被另一個線程并發(fā)更新的，但其不能保證原子性

boolean flag;
public void Not(){flag = !flag;
}

如上，不能保證其再讀取、翻轉(zhuǎn)和寫入時不被中斷

final和鎖

當把域聲明為final時，其他線程對其的讀取只能是構造成功后的值，而不會是null

fial Map<String, Double> accounts = new HashMap<>();

原子性

死鎖

線程局部變量

當多個線程都要調(diào)用Random中的方法生成隨機數(shù)時，由于Random是加鎖的，其他線程就得等待，此時可用TheadLocal輔助類為各個線程提供各自的Random實例

ThreadLocal<Random> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new Random());
threadLocal.get().nextInt();

此外，專門創(chuàng)建多線程隨機數(shù)的ThreadLocalRandom，其current()方法會返回當前線程的Random類實例

ThreadLocalRandom.current().nextInt();

鎖超時

當線程調(diào)用tryLock()方法去申請另一個線程的鎖時，很有可能發(fā)生阻塞，故可在申請時設置時長

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {lock.tryLock(100, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}

讀寫鎖

讀寫鎖可從ReentrantReadWriteLock取出，為所有獲取方法加上讀鎖，為所有修改方法加上寫鎖

ReentrantReadWriteLock reentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = reentrantReadWriteLock.readLock();
Lock writeLock = reentrantReadWriteLock.writeLock();