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关于多线程同步的初步教程－－使用synchronized
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| 2007-04-13 来源:www.javaresearch.org 作者:未知 |
在编写一个类时，如果该类中的代码可能运行于多线程环境下，那么就要考虑同步的问题。在Java中内置了语言级的同步原语－－synchronized，这也大大简化了Java中多线程同步的使用。我们首先编写一个非常简单的多线程的程序，是模拟银行中的多个线程同时对同一个储蓄账户进行存款、取款操作的。
在程序中我们使用了一个简化版本的Account类，代表了一个银行账户的信息。在主程序中我们首先生成了1000个线程，然后启动它们，每一个线程都对John的账户进行存100元，然后马上又取出100元。这样，对于John的账户来说，最终账户的余额应该是还是1000元才对。然而运行的结果却超出我们的想像，首先来看看我们的演示代码：
- class Account {
- String name;
- float amount;
-
-
- public Account(String name, float amount) {
- this.name = name;
- this.amount = amount;
- }
- public void deposit(float amt) {
- float tmp = amount;
- tmp += amt;
-
- try {
- Thread.sleep(100);//模拟其它处理所需要的时间，比如刷新数据库等
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
-
- amount = tmp;
- }
- public void withdraw(float amt) {
- float tmp = amount;
- tmp -= amt;
- try {
- Thread.sleep(100);//模拟其它处理所需要的时间，比如刷新数据库等
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
- amount = tmp;
- }
- public float getBalance() {
- return amount;
- }
- }
- public class AccountTest{
- private static int NUM_OF_THREAD = 1000;
- static Thread[] threads = new Thread[NUM_OF_THREAD];
-
- public static void main(String[] args){
- final Account acc = new Account("John", 1000.0f);
- for (int i = 0; i< NUM_OF_THREAD; i++) {
- threads[i] = new Thread(new Runnable() {
- public void run() {
- acc.deposit(100.0f);
- acc.withdraw(100.0f);
- }
- });
- threads[i].start();
- }
- for (int i=0; i<NUM_OF_THREAD; i++){
- try {
- threads[i].join(); //等待所有线程运行结束
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
- }
- System.out.println("Finally, John's balance is:" + acc.getBalance());
- }
- }
注意，上面在Account的deposit和withdraw方法中之所以要把对amount的运算使用一个临时变量首先存储，sleep一段时间，然后，再赋值给amount，是为了模拟真实运行时的情况。因为在真实系统中，账户信息肯定是存储在持久媒介中，比如RDBMS中，此处的睡眠的时间相当于比较耗时的数据库操作，最后把临时变量tmp的值赋值给amount相当于把amount的改动写入数据库中。运行AccountTest，结果如下（每一次结果都会不同）：
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:3900.0
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:4900.0
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:4700.0
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:3900.0
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:3900.0
E:\java\exer\bin>java AccountTest
Finally, John's balance is:5200.0
为什么会出现这样的问题？这就是多线程中的同步的问题。在我们的程序中，Account中的amount会同时被多个线程所访问，这就是一个竞争资源，通常称作竞态条件。对于这样的多个线程共享的资源我们必须进行同步，以避免一个线程的改动被另一个线程所覆盖。在我们这个程序中，Account中的amount是一个竞态条件，所以所有对amount的修改访问都要进行同步，我们将deposit()和withdraw()方法进行同步，修改为：
- public synchronized void deposit(float amt) {
- float tmp = amount;
- tmp += amt;
-
- try {
- Thread.sleep(1);//模拟其它处理所需要的时间，比如刷新数据库等
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
-
- amount = tmp;
- }
- public synchronized void withdraw(float amt) {
- float tmp = amount;
- tmp -= amt;
- try {
- Thread.sleep(1);//模拟其它处理所需要的时间，比如刷新数据库等
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
- amount = tmp;
- }
此时，再运行，我们就能够得到正确的结果了。Account中的getBalance()也访问了amount，为什么不对getBalance()同步呢？因为getBalance()并不会修改amount的值，所以，同时多个线程对它访问不会造成数据的混乱。
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