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) public synchronized void withdraw(float amt) |
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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