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：
1 public abstract class Account { // 抽象类
2 protected static Account account; // Account类的实例，全局只有一个
3 protected static final int DEFAULT_MONEY = 300; // 账户中默认有300块钱
4 protected static int money; // 记录当前账户中的余额
5
6 // 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
7 public static Account getInstance() {
8 return null;
9 }
10
11 // 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
12 public abstract void setMoney(int money);
13
14 // 获取当前账户中的余额
15 public int getMoney() {
16 return money;
17 }
18 }
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：
1 public class MyRunnable implements Runnable {
2 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
3
4 // 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
5 public MyRunnable(Account account) {
6 this.account = account;
7 }
8
9 @Override
10 public void run() {
11 String currentThreadName = Thread.currentThread().getName(); // 获取当前线程的名称
12 System.out.println(currentThreadName + " is running...");
13 System.out.println(currentThreadName + ":before=" + account.getMoney()); // 打印账户当前的余额
14 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
15 account.setMoney(account.getMoney() + 20);
16 } else { // 如果账户余额还大于100，则取出20元
17 account.setMoney(account.getMoney() - 20);
18 }
19 System.out.println(currentThreadName + ":after=" + account.getMoney()); // 打印操作后账户的余额
20 }
21 }
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
1 public class AccountForSyn extends Account {
2
3 @SuppressWarnings("static-access")
4 private AccountForSyn() {
5 account.money = DEFAULT_MONEY;
6 }
7
8 public static AccountForSyn getInstance() {
9 if (account == null) {
10 // 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
11 synchronized (AccountForSyn.class) {
12 if (account == null) {
13 account = new AccountForSyn();
14 }
15 }
16 }
17 return (AccountForSyn) account;
18 }
19
20 @SuppressWarnings("static-access")
21 @Override
22 public void setMoney(int money) { // 设置account账户中的余额
23 /**
24 * 核心代码
25 */
26 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）
27 account.money = money;
28 }
29 }
30 }
第二种方法：SYNCHRONIZED关键字修饰方法的方法
1 public class AccountForSynM extends Account {
2
3 @SuppressWarnings("static-access")
4 private AccountForSynM() {
5 account.money = DEFAULT_MONEY;
6 }
7
8 public static AccountForSynM getInstance() {
9 if (account == null) {
10 synchronized (AccountForSyn.class) {
11 if (account == null) {
12 account = new AccountForSynM();
13 }
14 }
15 }
16 return (AccountForSynM) account;
17 }
18
19 @SuppressWarnings("static-access")
20 @Override
21 /**
22 * 核心代码
23 */
24 public synchronized void setMoney(int money) {
25 account.money = money;
26 }
27 }
第三种方法：ThreadLocal本地线程变量的方法
1 public class AccountForLocal extends Account {
2 /**
3 * ThreadLocal是本地线程存储变量，里面存储着所有线程共享的资源。
4 * ThreadLocal的工作原理与SYNCHRONIZED关键字不同：
5 * 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
6 * 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
7 */
8 private static ThreadLocal<AccountForLocal> threadLocal = new ThreadLocal<AccountForLocal>(); // 本地线程存储变量ThreadLocal的声明
9
10 @SuppressWarnings("static-access")
11 private AccountForLocal() {
12 account.money = DEFAULT_MONEY;
13 }
14
15 public static AccountForLocal getInstance() {
16 account = threadLocal.get(); // 从ThreadLocal中获取线程共享资源
17 if (account == null) {
18 account = new AccountForLocal();
19 /**
20 * 核心代码
21 */
22 threadLocal.set((AccountForLocal) account); // 如果资源不存在，则实例化一个之后提交给ThreadLocal
23 }
24 return (AccountForLocal) account;
25 }
26
27 @SuppressWarnings("static-access")
28 @Override
29 public void setMoney(int money) {
30 account.money = money;
31 /**
32 * 核心代码
33 */
34 threadLocal.set((AccountForLocal) account);
35 }
36 }
主函数的代码如下：
1 public class MainClass { // 主函数
2 public static void main(String[] args) {
3 // 定义15个线程
4 // SYNCHRONIZED修饰代码段的方法的五个线程
5 Thread thread11 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A1");
6 Thread thread12 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A2");
7 Thread thread13 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A3");
8 Thread thread14 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A4");
9 Thread thread15 = new Thread(new MyRunnable(AccountForSyn.getInstance()), "Thread A5");
10 // ThreadLocal本地线程变量的方法的五个线程
11 Thread thread21 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B1");
12 Thread thread22 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B2");
13 Thread thread23 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B3");
14 Thread thread24 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B4");
15 Thread thread25 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread B5");
16 // SYNCHRONIZED关键字修饰方法的方法的五个线程
17 Thread thread31 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C1");
18 Thread thread32 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C2");
19 Thread thread33 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C3");
20 Thread thread34 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C4");
21 Thread thread35 = new Thread(new MyRunnable(AccountForLocal.getInstance()), "Thread C5");
22
23 // 启动15个线程
24 thread11.start();
25 thread21.start();
26 thread31.start();
27 thread12.start();
28 thread22.start();
29 thread32.start();
30 thread13.start();
31 thread23.start();
32 thread33.start();
33 thread14.start();
34 thread24.start();
35 thread34.start();
36 thread15.start();
37 thread25.start();
38 thread35.start();
39 }
40 }
主函数代码
运行结果如下：
时间： 2024-10-22 19:14:47