JAVA之线程同步的三种方法

　　最近接触到一个图片加载的项目，其中有声明到的线程池等资源需要在系统中线程共享，所以就去研究了一下线程同步的知识，总结了三种常用的线程同步的方法，特来与大家分享一下。这三种方法分别是：synchronized代码段、synchronized修饰方法/类、ThreadLocal本地线程变量。

　　我们通过一个例子来表现这三种方法：一张银行卡里面有300块钱，15个线程从这张银行卡中取钱，每个线程取一次且每次取20块钱；当当前余额不足100元时，则向账户中汇款20元。三种方法每种方法都有5个线程。我们预期的结果是当15个线程都执行完毕，银行卡里面的余额应该显示为80。

准备工作

　　我们需要一个账户的实体类Account，其中有一个属性money。Account类作为账户类的父类，我们在后面将用三种方法分别生成一个子类来继承这个类。Account类的具体代码如下：

 public abstract class Account { // 抽象类
     protected static Account account; // Account类的实例，全局只有一个
     protected static final int DEFAULT_MONEY = 300; // 账户中默认有300块钱
     protected static int money; // 记录当前账户中的余额
 
     // 获取账户实例的方法，由于是static方法不能定义为抽象方法，所以要在子类中重写这个方法
     public static Account getInstance() {
         return null;
     }
 
     // 抽象方法，设置当前账户中的余额，三种方法分别有不同的实现方法
     public abstract void setMoney(int money);
 
     // 获取当前账户中的余额
     public int getMoney() {
         return money;
     }
 }

　　我们可以在每种方法中都把线程要进行的工作都进行一遍，但是这样的话代码就会重用，所以我们将这段代码提取出来形成一个工具类MyRunnable（实现自Runnable接口），在这个类的run()方法中进行三种方法的所有线程都应该做的事情，比如取出当前账户中的余额、判断余额是否小于100、设置账户余额（汇款或取款）等。MyRunnable类中的代码如下：

 public class MyRunnable implements Runnable {
     private Account account; // 账户的父类声明，在构造方法中传入具体子类的引用
 
     // 构造方法中传入Account类的子类，即该线程绑定的账户操作的方法
     public MyRunnable(Account account) {
         this.account = account;
     }
 
     @Override
     public void run() {
         String currentThreadName = Thread.currentThread().getName(); // 获取当前线程的名称
         System.out.println(currentThreadName + " is running...");
         System.out.println(currentThreadName + ":before=" + account.getMoney()); // 打印账户当前的余额
         if (account.getMoney() < 100) { // 如果账户当前的余额小于100，则向账户中汇款20元
             account.setMoney(account.getMoney() + 20);
         } else { // 如果账户余额还大于100，则取出20元
             account.setMoney(account.getMoney() - 20);
         }
         System.out.println(currentThreadName + ":after=" + account.getMoney()); // 打印操作后账户的余额
     }
 }

　　下面贴出三种方法的代码。

第一种方法：SYNCHRONIZED修饰代码段的方法

 public class AccountForSyn extends Account {
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     private AccountForSyn() {
         account.money = DEFAULT_MONEY;
     }
 
     public static AccountForSyn getInstance() {
         if (account == null) {
             // 这里为了防止两个线程同时访问account实例，所以在同步块的前后分别进行了一次判断
             synchronized (AccountForSyn.class) {
                 if (account == null) {
                     account = new AccountForSyn();
                 }
             }
         }
         return (AccountForSyn) account;
     }
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     @Override
     public void setMoney(int money) { // 设置account账户中的余额
         /**
          * 核心代码
          */
         synchronized (AccountForSyn.class) { // SYNCHRONIZED后面的参数是一个Object类型的参数，可以是任意的Object（最好是共享的资源）
             account.money = money;
         }
     }
 }

第二种方法：SYNCHRONIZED关键字修饰方法的方法

 public class AccountForSynM extends Account {
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     private AccountForSynM() {
         account.money = DEFAULT_MONEY;
     }
 
     public static AccountForSynM getInstance() {
         if (account == null) {
             synchronized (AccountForSyn.class) {
                 if (account == null) {
                     account = new AccountForSynM();
                 }
             }
         }
         return (AccountForSynM) account;
     }
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     @Override
     /**
      * 核心代码
      */
     public synchronized void setMoney(int money) {
         account.money = money;
     }
 }

第三种方法：ThreadLocal本地线程变量的方法

 public class AccountForLocal extends Account {
     /**
      * ThreadLocal是本地线程存储变量，里面存储着所有线程共享的资源。
      * ThreadLocal的工作原理与SYNCHRONIZED关键字不同：
      *         SYNCHRONIZED关键字是对代码块上锁，使一个线程可以从头到尾一次性的执行其中的代码
      *         ThreadLocal是对线程共享的资源进行多次备份，再分发给全部的线程，线程对数据进行修改后提交
      */
     private static ThreadLocal<AccountForLocal> threadLocal = new ThreadLocal<AccountForLocal>(); // 本地线程存储变量ThreadLocal的声明
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     private AccountForLocal() {
         account.money = DEFAULT_MONEY;
     }
 
     public static AccountForLocal getInstance() {
         account = threadLocal.get(); // 从ThreadLocal中获取线程共享资源
         if (account == null) {
             account = new AccountForLocal();
             /**
              * 核心代码
              */
             threadLocal.set((AccountForLocal) account); // 如果资源不存在，则实例化一个之后提交给ThreadLocal
         }
         return (AccountForLocal) account;
     }
 
     @SuppressWarnings("static-access")
     @Override
     public void setMoney(int money) {
         account.money = money;
         /**
          * 核心代码
          */
         threadLocal.set((AccountForLocal) account);
     }
 }

主函数的代码如下：

 public class MainClass { // 主函数
     public static void main(String[] args) {
         // 定义15个线程
         // SYNCHRONIZED修饰代码段的方法的五个线程
         Thread thread11 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A1");
         Thread thread12 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A2");
         Thread thread13 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A3");
         Thread thread14 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A4");
         Thread thread15 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A5");
         // ThreadLocal本地线程变量的方法的五个线程
         Thread thread21 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B1");
         Thread thread22 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B2");
         Thread thread23 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B3");
         Thread thread24 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B4");
         Thread thread25 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B5");
         // SYNCHRONIZED关键字修饰方法的方法的五个线程
         Thread thread31 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C1");
         Thread thread32 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C2");
         Thread thread33 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C3");
         Thread thread34 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C4");
         Thread thread35 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C5");
 
         // 启动15个线程
         thread11.start();
         thread21.start();
         thread31.start();
         thread12.start();
         thread22.start();
         thread32.start();
         thread13.start();
         thread23.start();
         thread33.start();
         thread14.start();
         thread24.start();
         thread34.start();
         thread15.start();
         thread25.start();
         thread35.start();
     }
 }

主函数代码

运行结果如下：