java基礎：線程互斥

引子

由於多線程共享同一資源（臨界資源），使得多線程程序結果會有不確定性。

怎麼解決不確定性呢？以下兩種方式可以部分控制不確定性：

線程互斥

線程同步

在熟悉一下兩個概念：

臨界區：用synchronized標記的代碼段

臨界資源：被臨界區競爭的訪問的資源

線程互斥

鎖機制

線程互斥是使用鎖機制來實現的，來看看鎖機制：

1. 標記出訪問共享資源的代碼段（Java就是用synchronized來標記代碼段的，synchronized是個關鍵字），指明這段代碼將作爲一個整體以原子方式來訪問共享資源；

2. 給被訪問的資源關聯上一把鎖；

3. 當標記的的代碼段（臨界區）訪問共享資源（臨界資源）前，首先必須獲得對象關聯的鎖；獲得鎖後將鎖鎖閉（lock），並開始實施訪問；在標記的代碼段訪問結束後，釋放鎖；然後別的代碼段就可以訪問這個資源了。

4. 只有對象纔有鎖，基本數據類型沒有鎖。

5. 沒有使用synchronized標記的代碼段，鎖機制不起作用。

6. 無論是synchronized正常結束還是異常退出，都會釋放鎖。

使用格式

Synchronized標記方式有兩種：

• synchronized(obj)area ; //obj是臨界資源【一個對象】，area是臨界區【一段代碼】。

• synchronized方法聲明

  //比如：publicsynchronized void function(){……}

  //等價於publicvoid function（）{synchronized(this){area}}（第一種表達方式）

談到線程互斥問題有個很經典的案例就是銀行存錢取錢問題，來實現一下：

/**
 * 存錢取錢問題
 * 分析：
 * 賬戶類Account   取錢線程類Saver   存錢線程類Fetcher
 * 臨界資源->賬戶類的實例   臨界區->存取錢動作
 * @author jin
 *
 */
public class TakeSavingMoney {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Account account=new Account("晉瑜", 5000000);
		// 存入1000000
		(new Saver(account, 1000000)).start();
		// 取出30000
		(new Fetcher(account, 30000)).start();
		// 取出450000
		(new Fetcher(account, 450000)).start();
		// 存入50000
		(new Saver(account, 50000)).start();
	}

}
class Account{	// 賬戶類
	private String name;	// 賬戶名
	private double money;	// 賬戶餘額
	
	public Account(String name, double money) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		this.name=name;
		this.money=money;
	}
	public String getName(){
		return this.name;
	}
	public double getMoney(){
		return this.money;
	}
	public void put(double money){	// 存錢
		this.money+=money;
	}
	public void get(double money){	// 取錢
		this.money-=money;
	}
}

class Saver extends Thread{	//存錢類
	private Account account;	// 存錢人擁有一個賬戶
	private double money;		// 將要存錢的數
	public Saver(Account account, double money) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		this.account=account;
		this.money=money;
	}
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		synchronized (account) {	// account是臨界資源
			//臨界區
			System.out.println(account.getName()+"賬戶\n"+"現有："+account.getMoney()+"元\n"+"存入："+this.money+"元.");
			account.put(this.money);
			System.out.println("現有餘額："+account.getMoney());
		}
	}
}

class Fetcher extends Thread{	//取錢類
	private Account account;	// 取款人持有一個賬戶
	private double money;		// 將要取錢的數
	public Fetcher(Account account, double money) {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		this.account=account;
		this.money=money;
	}
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		synchronized (account) {	
			//臨界區
			System.out.println(account.getName()+"賬戶\n"+"現有："+account.getMoney()+"元\n"+"取出："+this.money+"元.");
			account.get(this.money);
			System.out.println("現有餘額："+account.getMoney());
		}
	}
}
運行結果：
晉瑜賬戶
現有：5000000.0元
存入：1000000.0元.
現有餘額：6000000.0
晉瑜賬戶
現有：6000000.0元
存入：50000.0元.
現有餘額：6050000.0
晉瑜賬戶
現有：6050000.0元
取出：450000.0元.
現有餘額：5600000.0
晉瑜賬戶
現有：5600000.0元
取出：30000.0元.
現有餘額：5570000.0