多线程操作同一实例的问题
在多线程环境中，经常有两个以上线程操作同一实例的问题，无论是并行Parallel环境还是并发Concurrent环境，都有发生有多个线程修改同一变量的问题，如果这个变量是成员变量，多线程将会给程序带来破坏性的影响。请见以下代码。
资源库类
public class ResourceLib {
private long count1;
private long count2;
public ResourceLib(int count) {
this.count1 = count;
this.count2 = count;
}
/**
* 取回资源
* 加上synchronized才是线程安全
*
* @param count
*/
public void fetch(int count) {
count1 += count;
mockLongTimeProcess();
count2 += count;
checkTwoCount(count);
}
/**
* 送出资源
* 加上synchronized才是线程安全
*
* @param count
* @return
*/
public void send(int count) {
count1 -= count;
mockLongTimeProcess();
count2 -= count;
checkTwoCount(count);
}
/**
* 模拟一个耗时过程
*
*/
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);
}
}
}
取资源和给资源的两个线程
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);
}
}
}
运行结果
在main函数中，程序启动了多个消费者线程和生产者线程，消费者线程在不断减少count1和count2；生产者线程在不断增加count1和count2，在单线程环境中，程序绝不会出现count1和count2不相等的情况，而多线程环境中，可能有一个线程在检查count1和count2时，其中一个已经被另一个线程所修改。
因此导致了两个值不相等的情况发生。
运行结果之一
10145!= 10001
10145!= 10003
10145!= 10006
10145!= 10010
10145!= 10015
10145!= 10021
10145!= 10028
10145!= 10036
10145!= 10045
10145!= 10055
10145!= 10066
另一个经典多线程实例：银行取款
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();// 模拟耗时过程
count-=money;
System.out.println("提走"+money+" 现有"+count);
}
else{
System.out.println(" 现有数量"+count+"小于"+money+" 不能提取");
}
checkCount();
}
public void checkCount(){
if(count<0){
System.out.println(count + "< 0 ");
System.exit(0);
}
}
/**
* 模拟一个耗时过程
*
*/
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);
}
}
}
客户类及讲述
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);
}
}
}
在单线程环境中，提款时银行的总数绝不会是负数，但在多线程环境中，有可能在一个线程A符合条件在进行耗时运算和网络数据传递时，另一个线程B已经把钱提走，总数已经发生变化，结果A线程再提款时总钱数已经减小了，因此致使银行总钱数小于零。
解决方法：在对成员变量进行修改的函数前加上synchronized关键字
synchronized方法又被成为”同步“方法。当一个方法加上关键字synchronized声明之后，就可以让一个线程操作这个方法。“让一个线程操作”并不是说只能让某一个特定的线程操作而已，而是指一次只能让一个线程执行，也就是说,在一个线程没有退出同步方法前，其它线程绝无可能进入这个同步方法和其它并列的同步方法，只能在外面排队等候。
一个实例的synchronized方法只能允许1次一个线程执行。但是非synchronized方法就没有这个限制，它可以供2个以上的线程执行。
修改后的线程安全的Bank类
public class Bank{
private int count;
public Bank(int count){
this.count=count;
}
public synchronized void withdraw(int money){
if(count>money){
mockLongTimeProcess();// 模拟耗时过程
count-=money;
System.out.println("提走"+money+" 现有"+count);
}
else{
System.out.println(" 现有数量"+count+"小于"+money+" 不能提取");
}
checkCount();
}
public void checkCount(){
if(count<0){
System.out.println(count + "< 0 ");
System.exit(0);
}
}
。。。、// 部分代码省略
}
修改后的线程安全的ResourceLib类
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:部分代码省略
执行之后
在一个执行synchronized方法的线程执行结束后,锁定即被释放, 其它不得其门而入的线程开始争抢锁定,一定会有一个线程获取锁定,没有抢到的线程只好再继续等候.
注意: 非静态的synchronized方法锁定的对象是实例，静态的synchronized方法锁定的对象是类对象。
同步块
以下同步方法可用右边的同步块代替:
public synchronized void fun(){
………
}
与左边同步方法对等的同步块：
public void fun(){
synchronized(this){
………
}
}
同步块和同步方法的比较
1）同步方法锁定的类的实例或类对象，同步块则可以换成任意实例，灵活性更高。
2）有时需要多个锁定而不是一个，如函数A和函数B需要锁定1，函数B和函数C需要锁定2，这时如果使用同步方法无疑会锁定A和C，造成程序效率的降低。这时最应该使用同步块。
什么时候该加同步synchronized
如果一个函数或代码块有可能被多个线程进入，而这个函数或代码块又修改了类的成员变量，则这个这个函数或代码块就应该加上同步synchronized。
如果一个函数或代码有可能被多个线程进入，而这个函数或代码块只是读取类的成员变量，则这个这个函数或代码块就不该加上同步synchronized。