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多線程學習的時候,要面對的第一個復雜問題就是,并發模式下變量的訪問,如果不理清楚內在流程和原因,經常會出現這樣一個問題:線程處理后的變量值不是自己想要的,可能還會一臉懵的說:這不合邏輯吧?
多個線程訪問類的成員變量,可能會帶來各種問題。
public class AccessVar01 {
public static void main(String[] args) {
Var01Test var01Test = new Var01Test() ;
VarThread01A varThread01A = new VarThread01A(var01Test) ;
varThread01A.start();
VarThread01B varThread01B = new VarThread01B(var01Test) ;
varThread01B.start();
}
}
class VarThread01A extends Thread {
Var01Test var01Test = new Var01Test() ;
public VarThread01A (Var01Test var01Test){
this.var01Test = var01Test ;
}
@Override
public void run() {
var01Test.addNum(50);
}
}
class VarThread01B extends Thread {
Var01Test var01Test = new Var01Test() ;
public VarThread01B (Var01Test var01Test){
this.var01Test = var01Test ;
}
@Override
public void run() {
var01Test.addNum(10);
}
}
class Var01Test {
private Integer num = 0 ;
public void addNum (Integer var){
try {
if (var == 50){
num = num + 50 ;
Thread.sleep(3000);
} else {
num = num + var ;
}
System.out.println("var="+var+";num="+num);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
這里案例的流程就是并發下運算一個成員變量,程序的本意是:var=50,得到num=50,可輸出的實際結果是:
var=10;num=60
var=50;num=60
VarThread01A線程處理中進入休眠,休眠時num已經被線程VarThread01B進行一次加10的運算,這就是多線程并發訪問導致的結果。
修改上述的代碼邏輯,把num變量置于方法內,作為私有的方法變量。
class Var01Test {
// private Integer num = 0 ;
public void addNum (Integer var){
Integer num = 0 ;
try {
if (var == 50){
num = num + 50 ;
Thread.sleep(3000);
} else {
num = num + var ;
}
System.out.println("var="+var+";num="+num);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
方法內部的變量是私有的,且和當前執行方法的線程綁定,不會存在線程間干擾問題。
使用方式:修飾方法,或者以控制同步塊的形式,保證多個線程并發下,同一時刻只有一個線程進入方法中,或者同步代碼塊中,從而使線程安全的訪問和處理變量。如果修飾的是靜態方法,作用的是這個類的所有對象。
獨占鎖屬于悲觀鎖一類,synchronized就是一種獨占鎖,假設處于最壞的情況,只有一個線程執行,阻塞其他線程,如果并發高,處理耗時長,會導致多個線程掛起,等待持有鎖的線程釋放鎖。
這個案例和第一個案例原理上是一樣的,不過這里雖然在修改值的地方加入的同步控制,但是又挖了一個坑,在讀取的時候沒有限制,這個現象俗稱臟讀。
public class AccessVar02 {
public static void main(String[] args) {
Var02Test var02Test = new Var02Test ();
VarThread02A varThread02A = new VarThread02A(var02Test) ;
varThread02A.start();
VarThread02B varThread02B = new VarThread02B(var02Test) ;
varThread02B.start();
var02Test.readValue();
}
}
class VarThread02A extends Thread {
Var02Test var02Test = new Var02Test ();
public VarThread02A (Var02Test var02Test){
this.var02Test = var02Test ;
}
@Override
public void run() {
var02Test.change("my","name");
}
}
class VarThread02B extends Thread {
Var02Test var02Test = new Var02Test ();
public VarThread02B (Var02Test var02Test){
this.var02Test = var02Test ;
}
@Override
public void run() {
var02Test.change("you","age");
}
}
class Var02Test {
public String key = "cicada" ;
public String value = "smile" ;
public synchronized void change (String key,String value){
try {
this.key = key ;
Thread.sleep(2000);
this.value = value ;
System.out.println("key="+key+";value="+value);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void readValue (){
System.out.println("讀取:key="+key+";value="+value);
}
}
在線程中,邏輯上已經修改了,只是沒執行到,但是在main線程中讀取的value毫無意義,需要在讀取方法上也加入同步的線程控制。
同步控制實現是基于Object的監視器。
說明一點,代碼塊包含方法中的全部邏輯,鎖定的粒度和修飾方法是一樣的,就寫在方法上吧。同步代碼塊一個很核心的目的,減小鎖定資源的粒度,就如同表鎖和行級鎖。
public class AccessVar03 {
public static void main(String[] args) {
Var03Test var03Test1 = new Var03Test() ;
Thread thread1 = new Thread(var03Test1) ;
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(var03Test1) ;
thread2.start();
Thread thread3 = new Thread(var03Test1) ;
thread3.start();
}
}
class Var03Test implements Runnable {
private Integer count = 0 ;
public void countAdd() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized(this) {
count++ ;
System.out.println("count="+count);
}
}
@Override
public void run() {
countAdd() ;
}
}
這里就是鎖定count處理這個動作的核心代碼邏輯,不允許并發處理。
靜態方法屬于類層級的方法,對象是不可以直接調用的。但是synchronized修飾的靜態方法鎖定的是這個類的所有對象。
public class AccessVar04 {
public static void main(String[] args) {
Var04Test var04Test1 = new Var04Test() ;
Thread thread1 = new Thread(var04Test1) ;
thread1.start();
Var04Test var04Test2 = new Var04Test() ;
Thread thread2 = new Thread(var04Test2) ;
thread2.start();
}
}
class Var04Test implements Runnable {
private static Integer count ;
public Var04Test (){
count = 0 ;
}
public synchronized static void countAdd() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";count="+(count++));
}
@Override
public void run() {
countAdd() ;
}
}
如果不是使用同步控制,從邏輯和感覺上,輸出的結果應該如下:
Thread-0;count=0
Thread-1;count=0
加入同步控制之后,實際測試輸出結果:
Thread-0;count=0
Thread-1;count=1
Java內存模型中,為了提升性能,線程會在自己的工作內存中拷貝要訪問的變量的副本。這樣就會出現同一個變量在某個時刻,在一個線程的環境中的值可能與另外一個線程環境中的值,出現不一致的情況。
使用volatile修飾成員變量,不能修飾方法,即標識該線程在訪問這個變量時需要從共享內存中獲取,對該變量的修改,也需要同步刷新到共享內存中,保證了變量對所有線程的可見性。
class Var05Test {
private volatile boolean myFlag = true ;
public void setFlag (boolean myFlag){
this.myFlag = myFlag ;
}
public void method() {
while (myFlag){
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+myFlag);
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
新聞標題:Java并發編程(03):多線程并發訪問,同步控制
當前URL:http://m.newbst.com/article36/gejgpg.html
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