1、什么是线程同步？
背景：多线程的程序设计，提高了代码执行效率，但存在数据共享的安全性问题。
正文：线程同步使多个线程在同一个步调内运行，即：同一时间中，只能允许一个线程可以对数据进行操作。线程同步降低了线程的执行效率，但却保证了数据访问的安全性。
2、java中实现线程同步的方法
JDK 1.5 以前，使用 synchronized 关键字
JDK 1.5 及以后，增加了 java.util.concurrent.locks.Lock 类。
Lock 与 synchronized 对比：
读操作不修改数据，因此不存在数据同步问题。但是 synchronized 也会锁定数据，这将降低数据的访问效率。而 Lock 分的比较细，将锁分为：读锁和写锁。如果是只读，则允许多线程访问。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/**
* Lockers 在多线程编程里面一个重要的概念是锁定。
* 如果一个资源是多个线程共享的，为了保证数据的完整性，
* 在进行事务性操作时需要将共享资源锁定，
* 这样可以保证在做事务性操作时只有一个线程能对资源进行操作，
* 从而保证数据的完整性。
*
* 在5.0以前，锁定的功能是由Synchronized关键字来实现的。
*/
public class LockUsage {
/**
* 测试Lock的使用。在方法中使用Lock，可以避免使用Synchronized关键字。
*/
public static class LockTest {
Lock lock = new ReentrantLock();// 锁
double value = 0d; // 值
int addtimes = 0;
/**
* 增加value的值，该方法的操作分为2步，而且相互依赖，必须实现在一个事务中
* 所以该方法必须同步，以前的做法是在方法声明中使用Synchronized关键字。
*/
public void addValue(double v) {
lock.lock();// 取得锁
System.out.println("LockTest to addValue: " + v + " "
+ System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
this.value += v;
this.addtimes++;
lock.unlock();// 释放锁
}
public double getValue() {
return this.value;
}
}
public static void testLockTest() throws Exception {
final LockTest lockTest = new LockTest();
// 新建任务1，调用lockTest的addValue方法
Runnable task1 = new Runnable() {
public void run() {
lockTest.addValue(55.55);
}
};
// 新建任务2，调用lockTest的getValue方法
Runnable task2 = new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("value: " + lockTest.getValue());
}
};
// 新建任务执行服务
ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();
Future future = null;
// 同时执行任务1三次，由于addValue方法使用了锁机制，所以，实质上会顺序执行
for (int i = 0; i < 3; i++) {
future = cachedService.submit(task1);
}
// 等待最后一个任务1被执行完
future.get();
// 再执行任务2，输出结果
future = cachedService.submit(task2);
// 等待任务2执行完后，关闭任务执行服务
future.get();
cachedService.shutdownNow();
}
/**
* ReadWriteLock内置两个Lock，一个是读的Lock，一个是写的Lock。
* 多个线程可同时得到读的Lock，但只有一个线程能得到写的Lock，
* 而且写的Lock被锁定后，任何线程都不能得到Lock。
*
* ReadWriteLock提供的方法有：
* readLock(): 返回一个读的lock
* writeLock(): 返回一个写的lock, 此lock是排他的。
* ReadWriteLockTest 很适合处理类似文件的读写操作。
* 读的时候可以同时读，但不能写；写的时候既不能同时写也不能读。
*/
public static class ReadWriteLockTest {
// 锁
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
// 值
double value = 0d;
int addtimes = 0;
/**
* 增加value的值，不允许多个线程同时进入该方法
*/
public void addValue(double v) {
// 得到writeLock并锁定
Lock writeLock = lock.writeLock();
writeLock.lock();
System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v + " "
+ System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
try {
// 做写的工作
this.value += v;
this.addtimes++;
} finally {
// 释放writeLock锁
writeLock.unlock();
}
}
/**
* 获得信息。当有线程在调用addValue方法时，getInfo得到的信息可能是不正确的。
* 所以，也必须保证该方法在被调用时，没有方法在调用addValue方法。
*/
public String getInfo() {
// 得到readLock并锁定
Lock readLock = lock.readLock();
readLock.lock();
System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo "
+ System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
try {
// 做读的工作
return this.value + " : " + this.addtimes;
} finally {
// 释放readLock
readLock.unlock();
}
}
}
public static void testReadWriteLockTest() throws Exception {
final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
// 新建任务1，调用lockTest的addValue方法
Runnable task_1 = new Runnable() {
public void run() {
readWriteLockTest.addValue(55.55);
}
};
// 新建任务2，调用lockTest的getValue方法
Runnable task_2 = new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("info: " + readWriteLockTest.getInfo());
}
};
// 新建任务执行服务
ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();
Future future_1 = null;
// 同时执行5个任务，其中前2个任务是task_1，后两个任务是task_2
for (int i = 0; i < 2; i++) {
future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
}
for (int i = 0; i < 2; i++) {
future_1 = cachedService_1.submit(task_2);
}
// 最后一个任务是task_1
future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
// 这5个任务的执行顺序应该是：
// 第一个task_1先执行，第二个task_1再执行；这是因为不能同时写，所以必须等。
// 然后2个task_2同时执行；这是因为在写的时候，就不能读，所以都等待写结束，
// 又因为可以同时读，所以它们同时执行
// 最后一个task_1再执行。这是因为在读的时候，也不能写，所以必须等待读结束后，才能写。
// 等待最后一个task_2被执行完
future_1.get();
cachedService_1.shutdownNow();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
LockUsage.testLockTest();
System.out.println("---------------------");
LockUsage.testReadWriteLockTest();
}
}
