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java开发中多线程同步技巧


  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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