乐趣区

关于人工智能:52-线程同步

作者：

jiezi

在

在本节中，咱们将具体探讨Java中的线程同步，包含synchronized关键字的应用、wait()和notify()办法的应用以及java.util.concurrent包中的高级同步工具。咱们将通过实例来解说每个知识点，确保你可能全面了解。

5.2.1 synchronized关键字

咱们曾经在上一节简要介绍了synchronized关键字的应用。在本节中，咱们将具体探讨synchronized关键字。

synchronized关键字能够润饰办法或者代码块，它能确保同一时刻只有一个线程能够执行被润饰的代码。当一个线程进入被synchronized关键字润饰的办法或代码块时，其余线程将无法访问该办法或代码块，直到第一个线程执行结束。

5.2.1.1 synchronized润饰办法

示例：银行账户类

public class BankAccount {
    private double balance;

    public BankAccount(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public synchronized void deposit(double amount) {
        balance += amount;
    }

    public synchronized void withdraw(double amount) {
        balance -= amount;
    }

    public synchronized double getBalance() {
        return balance;
    }
}

在上述示例中，咱们应用synchronized关键字润饰了deposit()、withdraw()和getBalance()办法。这样，在同一时刻，只有一个线程能够拜访这些办法。

5.2.1.2 synchronized润饰代码块

示例：银行账户类

public class BankAccount {
    private double balance;

    public BankAccount(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public void deposit(double amount) {
        synchronized (this) {
            balance += amount;
        }
    }

    public void withdraw(double amount) {
        synchronized (this) {
            balance -= amount;
        }
    }

    public double getBalance() {
        synchronized (this) {
            return balance;
        }
    }
}

在上述示例中，咱们应用synchronized关键字润饰了代码块，实现了和润饰办法雷同的成果。

5.2.2 wait()、notify()和notifyAll()办法

wait()、notify()和notifyAll()办法用于线程间的通信。这些办法是java.lang.Object类的成员，因而每个Java对象都领有这些办法。

5.2.2.1 wait()办法

wait()办法用于让以后线程期待，直到其余线程调用该对象的notify()或notifyAll()办法。在调用wait()办法时，以后线程会开释对象锁，进入期待状态。

5.2.2.2 notify()办法

notify()办法用于唤醒在此对象监视器上期待的单个线程。如果有多个线程在期待，只会唤醒其中一个线程。

5.2.2.3 notifyAll()办法

notifyAll()办法用于唤醒在此对象监视器上期待的所有线程。

示例：生产者和消费者问题

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

class ProducerConsumer {
    private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    private final int MAX_SIZE = 5;

    public void produce() {
        synchronized (this) {
            while (queue.size() == MAX_SIZE) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            int value = (int) (Math.random() * 100);
            System.out.println("Produced: " + value);
            queue.add(value);
            notify();
        }
    }

    public void consume() {
        synchronized (this) {
            while (queue.isEmpty()) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            int value = queue.poll();
            System.out.println("Consumed: " + value);
            notify();
        }
    }
}

public class ProducerConsumerExample {
    public static void main(String[] args) {
        ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer();

        Thread producerThread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                pc.produce();
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                pc.consume();
                try {
                    Thread.sleep(1500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        producerThread.start();
        consumerThread.start();
    }
}

在上述示例中，咱们实现了一个生产者和消费者问题的解决方案。生产者和消费者共享一个队列，生产者向队列中增加数据，消费者从队列中取出数据。produce()和consume()办法应用synchronized关键字保障线程平安，wait()和notify()办法用于线程间的通信。

5.2.3 java.util.concurrent包

java.util.concurrent包提供了许多高级的并发工具，如Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、ReentrantLock等。这些工具能够帮忙咱们更容易地编写线程平安的代码。

5.2.3.1 Semaphore（信号量）

Semaphore用于限度能够拜访某些资源（或者执行某些操作）的线程数量。它有一个计数器，当一个线程取得许可时，计数器会减1；当线程开释许可时，计数器会加1。

示例：限度同时拜访文件的线程数量

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class FileAccessController {
    private Semaphore semaphore;

    public FileAccessController(int maxConcurrentAccess) {
        semaphore = new Semaphore(maxConcurrentAccess);
    }

    public void readFile() {
        try {
            semaphore.acquire();
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is reading file...");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " finished reading file.");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        FileAccessController controller = new FileAccessController(3);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                controller.readFile();
            }, "Thread-" + i).start();
        }
    }
}

在上述示例中，咱们应用Semaphore限度了同时拜访文件的线程数量。当线程数量超过限度时，其余线程必须期待。

5.2.3.2 ReentrantLock（可重入锁）

ReentrantLock是一种可重入的互斥锁，与synchronized关键字相似，但提供了更多的灵活性。ReentrantLock容许咱们显示地加锁和解锁，还反对偏心锁和非偏心锁。

示例：银行账户类

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class BankAccount {
    private double balance;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public BankAccount(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public void deposit(double amount) {
        lock.lock();
        try {
            balance += amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void withdraw(double amount) {
        lock.lock();
        try {
            balance -= amount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public double getBalance() {
        lock.lock();
        try {
            return balance;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在上述示例中，咱们应用ReentrantLock替换了synchronized关键字，实现了雷同的线程平安成果。

以上就是Java多线程与并发的“5.2 线程同步”的所有内容。通过这些示例，你应该对synchronized关键字、wait()、notify()办法以及java.util.concurrent包中的高级同步工具有了更深刻的理解。请务必多实际，以坚固这些知识点。
举荐浏览：

https://mp.weixin.qq.com/s/dV2JzXfgjDdCmWRmE0glDA

https://mp.weixin.qq.com/s/an83QZOWXHqll3SGPYTL5g

评论

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

这个站点使用 Akismet 来减少垃圾评论。了解你的评论数据如何被处理。

更多文章