多線程并發(fā)訪問解決方案

synchronized關(guān)鍵字主要解決多線程共享數(shù)據(jù)同步問題。

ThreadLocal使用場合主要解決多線程中數(shù)據(jù)因并發(fā)產(chǎn)生不一致問題。

ThreadLocal和Synchonized都用于解決多線程并發(fā)訪問。但是ThreadLocal與synchronized有本質(zhì)的區(qū)別。synchronized是利用鎖的機制，使變量或代碼塊在某一時該只能被一個線程訪問。而ThreadLocal為每一個線程都提供了變量的副本，使得每個線程在某一時間訪問到的并不是同一個對象，這樣就隔離了多個線程對數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享。而Synchronized卻正好相反，它用于在多個線程間通信時能夠獲得數(shù)據(jù)共享。

當(dāng)然ThreadLocal并不能替代synchronized,它們處理不同的問題域。Synchronized用于實現(xiàn)同步機制，比ThreadLocal更加復(fù)雜。

l         java中synchronized用法

       使用了synchronized關(guān)鍵字可以輕松地解決多線程共享數(shù)據(jù)同步問題。

       synchronized取得的鎖都是對象；每個對象只有一個鎖（lock）與之相關(guān)聯(lián)；實現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。

synchronized的4種用法

1.      方法聲明時使用,線程獲得的是成員鎖.

2.      對某一代碼塊使用,synchronized后跟括號,括號里是變量,線程獲得的是成員鎖.

3．synchronized后面括號里是一對象,此時,線程獲得的是對象鎖.

4．synchronized后面括號里是類,此時,線程獲得的是對象鎖. 

synchronized的使用還是有一些細(xì)節(jié)問題要注意的。

      1.synchronized與static synchronized 的區(qū)別
      synchronized是對類的當(dāng)前實例進行加鎖，防止其他線程同時訪問該類的該實例的所有synchronized塊，注意這里是“類的當(dāng)前實例”，類的兩個不同實例就沒有這種約束了。那么static synchronized恰好就是要控制類的所有實例的訪問了，static synchronized是限制線程同時訪問jvm中該類的所有實例同時訪問對應(yīng)的代碼快。實際上，在類中某方法或某代碼塊中有synchronized，那么在生成一個該類實例后，改類也就有一個監(jiān)視快，放置線程并發(fā)訪問改實例synchronized保護快，而static synchronized則是所有該類的實例公用一個監(jiān)視快了，也也就是兩個的區(qū)別了,也就是synchronized相當(dāng)于this.synchronized，而
static synchronized相當(dāng)于Something.synchronized.
      一個日本作者-結(jié)成浩的《java多線程設(shè)計模式》有這樣的一個列子：
      pulbic class Something(){
         public synchronized void isSyncA(){}
         public synchronized void isSyncB(){}
         public static synchronized void cSyncA(){}
         public static synchronized void cSyncB(){}
     }
   那么，加入有Something類的兩個實例a與b，那么下列組方法何以被1個以上線程同時訪問呢
   a.   x.isSyncA()與x.isSyncB()
   b.   x.isSyncA()與y.isSyncA()
   c.   x.cSyncA()與y.cSyncB()
   d.   x.isSyncA()與Something.cSyncA()
    這里，很清楚的可以判斷：
   a，都是對同一個實例的synchronized域訪問，因此不能被同時訪問
   b，是針對不同實例的，因此可以同時被訪問
   c，因為是static synchronized，所以不同實例之間仍然會被限制,相當(dāng)于Something.isSyncA()與   Something.isSyncB()了，因此不能被同時訪問。
   那么，第d呢?，書上的答案是可以被同時訪問的，答案理由是synchronzied的是實例方法與synchronzied的類方法由于鎖定（lock）不同的原因。
   個人分析也就是synchronized 與static synchronized 相當(dāng)于兩幫派，各自管各自，相互之間就無約束了，可以被同時訪問。目前還不是分清楚java內(nèi)部設(shè)計synchronzied是怎么樣實現(xiàn)的。

    結(jié)論：A: synchronized static是某個類的范圍，synchronized static cSync{}防止多個線程同時訪問這個    類中的synchronized static 方法。它可以對類的所有對象實例起作用。
  
               B: synchronized 是某實例的范圍，synchronized isSync(){}防止多個線程同時訪問這個實例中的synchronized 方法。

     2.synchronized方法與synchronized代碼快的區(qū)別
     假設(shè)P1、P2是同一個類的不同對象，這個類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法，P1、P2就都能夠調(diào)用他們。

Java的synchronized使用方法總結(jié)

1．  把synchronized當(dāng)作函數(shù)修飾符時，示例代碼如下：

1. Public synchronized void method(){   
2. //….   
3. }  

這也就是同步方法，那這時synchronized鎖定的是哪個對象呢？他鎖定的是調(diào)用這個同步方法對象。也就是說，當(dāng)一個對象P1在不同的線程中執(zhí)行這個同步方法時，他們之間會形成互斥，達(dá)到同步的效果。但是這個對象所屬的Class所產(chǎn)生的另一對象P2卻能夠任意調(diào)用這個被加了synchronized關(guān)鍵字的方法。
上邊的示例代碼等同于如下代碼：

1. public void method()   
2. {   
3. synchronized (this)      //  (1)   
4. {   
5.        //…..   
6. }   
7. }   

(1)處的this指的是什么呢？他指的就是調(diào)用這個方法的對象，如P1。可見同步方法實質(zhì)是將synchronized作用于object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程，才能夠調(diào)用P1的同步方法，而對P2而言，P1這個鎖和他毫不相干，程式也可能在這種情形下擺脫同步機制的控制，造成數(shù)據(jù)混亂。

2．同步塊，示例代碼如下：

1. public void method(SomeObject so) {   
2. synchronized(so)   
3. {   
4.        //…..   
5. }   
6. }   

這時，鎖就是so這個對象，誰拿到這個鎖誰就能夠運行他所控制的那段代碼。當(dāng)有一個明確的對象作為鎖時，就能夠這樣寫程式，但當(dāng)沒有明確的對象作為鎖，只是想讓一段代碼同步時，能夠創(chuàng)建一個特別的instance變量（他得是個對象）來充當(dāng)鎖：

1. class Foo implements Runnable   
2. {   
3.        private byte[] lock = new byte[0];  // 特別的instance變量   
4.     Public void method()   
5. {   
6.        synchronized(lock) { //… }   
7. }   
8. //…..   
9. }   

注：零長度的byte數(shù)組對象創(chuàng)建起來將比任何對象都經(jīng)濟――查看編譯后的字節(jié)碼：生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼，而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。

3．將synchronized作用于static 函數(shù)，示例代碼如下：

1.       Class Foo   
2. {   
3. public synchronized static void method1()   // 同步的static 函數(shù)   
4. {   
5. //….   
6. }   
7. public void method2()   
8. {   
9.        synchronized(Foo.class)   //  class literal(類名稱字面常量)   
10. }   
11.        }   

代碼中的method2()方法是把class literal作為鎖的情況，他和同步的static函數(shù)產(chǎn)生的效果是相同的，取得的鎖很特別，是當(dāng)前調(diào)用這個方法的對象所屬的類（Class，而不再是由這個Class產(chǎn)生的某個具體對象了）。
記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步鎖還不相同，不能用P1.getClass()來達(dá)到鎖這個Class的目的。P1指的是由Foo類產(chǎn)生的對象。
能夠推斷：假如一個類中定義了一個synchronized的static函數(shù)A，也定義了一個synchronized 的instance函數(shù)B，那么這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時，不會構(gòu)成同步，因為他們的鎖都不相同。A方法的鎖是Obj所屬的那個Class，而B的鎖是Obj所屬的這個對象。

Java的synchronized使用方法小結(jié)如下：

搞清楚synchronized鎖定的是哪個對象，就能幫助我們設(shè)計更安全的多線程程式。

更有一些技巧能夠讓我們對共享資源的同步訪問更加安全：
1．  定義private 的instance變量+他的 get方法，而不要定義public/protected的instance變量。假如將變量定義為public，對象在外界能夠繞過同步方法的控制而直接取得他，并改變他。這也是JavaBean的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)方式之一。
2．  假如instance變量是個對象，如數(shù)組或ArrayList什么的，那上述方法仍然不安全，因為當(dāng)外界對象通過get方法拿到這個instance對象的引用后，又將其指向另一個對象，那么這個private變量也就變了，豈不是很危險。這個時候就需要將get方法也加上synchronized同步，并且，只返回這個private對象的clone()――這樣，調(diào)用端得到的就是對象副本的引用了。

l         java.lang.ThreadLocal()的用法

一、概述

ThreadLocal是什么呢?其實ThreadLocal并非是一個線程的本地實現(xiàn)版本，它并不是一個Thread，而是threadlocalvariable(線程局部變量)。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量(ThreadLocal)其實的功用非常簡單，就是為每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，是Java中一種較為特殊的線程綁定機制，是每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會和其它線程的副本沖突。

ThreadLocal是如何做到為每一個線程維護變量的副本的呢?其實實現(xiàn)的思路很簡單，在ThreadLocal類中有一個Map，用于存儲每一個線程的變量的副本。

概括起來說，對于多線程資源共享的問題，同步機制采用了“以時間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了“以空間換時間”的方式。前者僅提供一份變量，讓不同的線程排隊訪問，而后者為每一個線程都提供了一份變量，因此可以同時訪問而互不影響。

二、API說明

ThreadLocal()

創(chuàng)建一個線程本地變量。

T get()

返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值，如果這是線程第一次調(diào)用該方法，則創(chuàng)建并初始化此副本。

protected T initialValue()

返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的初始值。最多在每次訪問線程來獲得每個線程局部變量時調(diào)用此方法一次，即線程第一次使用 get() 方法訪問變量的時候。如果線程先于 get 方法調(diào)用 set(T) 方法，則不會在線程中再調(diào)用 initialValue 方法。

若該實現(xiàn)只返回 null;如果程序員希望將線程局部變量初始化為 null 以外的某個值，則必須為 ThreadLocal 創(chuàng)建子類，并重寫此方法。通常，將使用匿名內(nèi)部類。initialValue 的典型實現(xiàn)將調(diào)用一個適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方法，并返回新構(gòu)造的對象。

void remove()

移除此線程局部變量的值。這可能有助于減少線程局部變量的存儲需求。如果再次訪問此線程局部變量，那么在默認(rèn)情況下它將擁有其 initialValue。

void set(T value)

將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為指定值。許多應(yīng)用程序不需要這項功能，它們只依賴于 initialValue() 方法來設(shè)置線程局部變量的值。

在程序中一般都重寫initialValue方法，以給定一個特定的初始值。

三、典型實例

四、總結(jié)

ThreadLocal使用場合主要解決多線程中數(shù)據(jù)因并發(fā)產(chǎn)生不一致問題。

    ThreadLocal為每個線程的中并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)提供一個副本，通過訪問副本來運行業(yè)務(wù)，這樣的結(jié)果是耗費了內(nèi)存，單大大減少了線程同步所帶來性能消耗，也減少了線程并發(fā)控制的復(fù)雜度。

ThreadLocal不能使用原子類型，只能使用Object類型。ThreadLocal的使用比synchronized要簡單得多。

五、ThreadLocal使用的一般步驟

1、在多線程的類(如ThreadDemo類)中，創(chuàng)建一個ThreadLocal對象threadXxx，用來保存線程間需要隔離處理的對象xxx。

2、在ThreadDemo類中，創(chuàng)建一個獲取要隔離訪問的數(shù)據(jù)的方法getXxx()，在方法中判斷，若ThreadLocal對象為null時候，應(yīng)該new()一個隔離訪問類型的對象，并強制轉(zhuǎn)換為要應(yīng)用的類型。

3、在ThreadDemo類的run()方法中，通過getXxx()方法獲取要操作的數(shù)據(jù)，這樣可以保證每個線程對應(yīng)一個數(shù)據(jù)對象，在任何時刻都操作的是這個對象。