Java-线程同步

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当我们在程序中启动两个或多个线程时，可能会出现多个线程尝试访问同一资源的情况，最终由于并发问题，它们会产生不可预见的结果。例如，如果多个线程尝试在同一个文件中写入，则它们可能会损坏数据，因为其中一个线程可以覆盖数据，或者当一个线程同时打开同一个文件时，另一个线程可能会关闭同一个文件。

因此需要同步多个线程的动作，并确保在给定的时间点只有一个线程可以访问资源。这是使用称为监视器的概念来实现的。Java 中的每个对象都与一个监视器相关联，线程可以锁定或解锁该监视器。一次只有一个线程可以持有监视器上的锁。

Java 编程语言提供了一种非常方便的方法来创建线程并使用同步块来同步其任务。您可以在此块中保留共享资源。以下是同步语句的一般形式 -

句法

synchronized(objectidentifier) {
   // Access shared variables and other shared resources
}

这里，objectidentifier是一个对象的引用，该对象的锁与synchronized 语句所代表的监视器相关联。现在我们将看到两个示例，我们将使用两个不同的线程打印计数器。当线程不同步时，它们打印不按顺序的计数器值，但是当我们通过放入synchronized()块中打印计数器时，它会为两个线程按顺序打印计数器。

无同步的多线程示例

这是一个简单的示例，它可能会或可能不会按顺序打印计数器值，每次运行它时，它都会根据线程的 CPU 可用性产生不同的结果。

例子

class PrintDemo {
   public void printCount() {
      try {
         for(int i = 5; i > 0; i--) {
            System.out.println("Counter   ---   "  + i );
         }
      } catch (Exception e) {
         System.out.println("Thread  interrupted.");
      }
   }
}

class ThreadDemo extends Thread {
   private Thread t;
   private String threadName;
   PrintDemo  PD;

   ThreadDemo( String name,  PrintDemo pd) {
      threadName = name;
      PD = pd;
   }
   
   public void run() {
      PD.printCount();
      System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }

   public void start () {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      if (t == null) {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }
}

public class TestThread {
   public static void main(String args[]) {

      PrintDemo PD = new PrintDemo();

      ThreadDemo T1 = new ThreadDemo( "Thread - 1 ", PD );
      ThreadDemo T2 = new ThreadDemo( "Thread - 2 ", PD );

      T1.start();
      T2.start();

      // wait for threads to end
         try {
         T1.join();
         T2.join();
      } catch ( Exception e) {
         System.out.println("Interrupted");
      }
   }
}

每次运行该程序时都会产生不同的结果 -

输出

Starting Thread - 1
Starting Thread - 2
Counter   ---   5
Counter   ---   4
Counter   ---   3
Counter   ---   5
Counter   ---   2
Counter   ---   1
Counter   ---   4
Thread Thread - 1  exiting.
Counter   ---   3
Counter   ---   2
Counter   ---   1
Thread Thread - 2  exiting.

带有同步的多线程示例

这是按顺序打印计数器值的同一示例，每次运行它时，它都会产生相同的结果。

例子

class PrintDemo {
   public void printCount() {
      try {
         for(int i = 5; i > 0; i--) {
            System.out.println("Counter   ---   "  + i );
         }
      } catch (Exception e) {
         System.out.println("Thread  interrupted.");
      }
   }
}

class ThreadDemo extends Thread {
   private Thread t;
   private String threadName;
   PrintDemo  PD;

   ThreadDemo( String name,  PrintDemo pd) {
      threadName = name;
      PD = pd;
   }
   
   public void run() {
      synchronized(PD) {
         PD.printCount();
      }
      System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }

   public void start () {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      if (t == null) {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }
}

public class TestThread {

   public static void main(String args[]) {
      PrintDemo PD = new PrintDemo();

      ThreadDemo T1 = new ThreadDemo( "Thread - 1 ", PD );
      ThreadDemo T2 = new ThreadDemo( "Thread - 2 ", PD );

      T1.start();
      T2.start();

      // wait for threads to end
      try {
         T1.join();
         T2.join();
      } catch ( Exception e) {
         System.out.println("Interrupted");
      }
   }
}

每次运行该程序时都会产生相同的结果 -

输出

Starting Thread - 1
Starting Thread - 2
Counter   ---   5
Counter   ---   4
Counter   ---   3
Counter   ---   2
Counter   ---   1
Thread Thread - 1  exiting.
Counter   ---   5
Counter   ---   4
Counter   ---   3
Counter   ---   2
Counter   ---   1
Thread Thread - 2  exiting.