Java多线程同步中的两个特殊类

2019-11-17 06:31:26

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供稿：网友

　　java语言内置了synchronized要害字用于对多线程进行同步，大大方便了Java中多线程程序的编写。但是仅仅使用synchronized要害字还不能满足对多线程进行同步的所有需要。大家知道，synchronized仅仅能够对方法或者代码块进行同步，假如我们一个应用需要跨越多个方法进行同步，synchroinzed就不能胜任了。在C++中有很多同步机制，比如信号量、互斥体、临届区等。在Java中也可以在synchronized语言特性的基础上，在更高层次构建这样的同步工具，以方便我们的使用。

　　当前，广为使用的是由Doug Lea编写的一个Java中同步的工具包，可以在这儿了解更多这个包的具体情况：

http://gee.cs.oswego.edu/dl/classes/EDU/oswego/cs/dl/util/concurrent/intro.Html

　　该工具包已经作为JSR166正处于JCP的控制下，即将作为JDK1.5的正式组成部分。本文并不打算具体剖析这个工具包，而是对多种同步机制的一个介绍，同时给出这类同步机制的实例实现，这并不是工业级的实现。但其中会参考Doug Lea的这个同步包中的工业级实现的一些代码片断。

　　本例中还沿用上篇中的Account类，不过我们这儿编写一个新的ATM类来模拟自动提款机，通过一个ATMTester的类，生成10个ATM线程，同时对John账户进行查询、提款和存款操作。Account类做了一些改动，以便适应本篇的需要：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class Account
{
　String name;
　//float amount;
　//使用一个Map模拟持久存储
　static Map storage = new HashMap();
　static
　{
　　storage.put("John", new Float(1000.0f));
　　storage.put("Mike", new Float(800.0f));
　}

　public Account(String name)
　{
　　//System.out.PRintln("new account:" + name);

　　this.name = name;
　　//this.amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
　}

　public synchronized void deposit(float amt)
　{
　　float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
　　storage.put(name, new Float(amount + amt));
　}

　public synchronized void withdraw(float amt)
　　throws InsufficientBalanceException
　　{
　　　float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
　　　if (amount >= amt) amount -= amt;
　　　else throw new InsufficientBalanceException();
　　　storage.put(name, new Float(amount));
　　}

　public float getBalance()
　{
　　float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
　　return amount;
　}
}
　　在新的Account类中，我们采用一个HashMap来存储账户信息。Account由ATM类通过login登录后使用：

public class ATM
{
　Account acc;
　//作为演示，省略了密码验证
　public boolean login(String name)
　{
　　if (acc != null) throw new IllegalArgumentException("Already logged in!");
　　acc = new Account(name);
　　return true;
　}

　public void deposit(float amt)
　{
　　acc.deposit(amt);
　}

　public void withdraw(float amt) throws InsufficientBalanceException
　{
　　acc.withdraw(amt);
　}

　public float getBalance()
　{
　　return acc.getBalance();
　}

　public void logout ()
　{
　　acc = null;
　}
}
　　下面是ATMTester，在ATMTester中首先生成了10个ATM实例，然后启动10个线程，同时登录John的账户，先查询余额，然后，再提取余额的80％，然后再存入等额的款（以维持最终的余额的不变）。按照我们的预想，应该不会发生金额不足的问题。首先看代码：

public class ATMTester
{
　private static final int NUM_OF_ATM = 10;
　public static void main(String[] args)
　{
　　ATMTester tester = new ATMTester();
　　final Thread thread[] = new Thread[NUM_OF_ATM];
　　final ATM atm[] = new ATM[NUM_OF_ATM];
　　for (int i=0; i<NUM_OF_ATM; i++)
　　{
　　　atm[i] = new ATM();
　　　thread[i] = new Thread(tester.new Runner(atm[i]));
　　　thread[i].start();
　　}
　}
　class Runner implements Runnable
　{
　　ATM atm;
　　Runner(ATM atm)
　　{
　　　this.atm = atm;
　　}
　　public void run()
　　{
　　　atm.login("John");
　　　//查询余额
　　　float bal = atm.getBalance();
　　　try
　　　{
　　　　Thread.sleep(1);
　　　　//模拟人从查询到取款之间的间隔
　　　}
　　　catch (InterruptedException e)
　　　{ // ignore it }
　　　　try
　　　　{
　　　　 System.out.println("Your balance is:" + bal);
　　　　　System.out.println("withdraw:" + bal * 0.8f);
　　　　　atm.withdraw(bal * 0.8f);
　　　　　System.out.println("deposit:" + bal * 0.8f);
　　　　　atm.deposit(bal * 0.8f);
　　　　}
　　　　catch (InsufficientBalanceException e1)
　　　　{
　　　　　System.out.println("余额不足！");
　　　　}
　　　　finally
　　　　{ atm.logout(); }
　　　}
　　}
}
　　运行ATMTester，结果如下（每次运行结果都有所差异）：

Your balance is:1000.0
withdraw:800.0
deposit:800.0
Your balance is:1000.0
Your balance is:1000.0
withdraw:800.0
withdraw:800.0
余额不足！
Your balance is:200.0
Your balance is:200.0
Your balance is:200.0
余额不足！
Your balance is:200.0
Your balance is:200.0
Your balance is:200.0
Your balance is:200.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
withdraw:160.0
deposit:160.0
余额不足！
余额不足！
余额不足！
余额不足！
余额不足！
余额不足！

　　为什么会出现这样的情况？因为我们这儿是多个ATM同时对同一账户进行操作，比如一个ATM查询出了余额为1000，第二个ATM也查询出了余额1000，然后两者都期望提取出800，那么只有第1个用户能够成功提出，因为在第1个提出800后，账户真实的余额就只有200了，而第二个用户仍认为余额为1000。这个问题是由于多个ATM同时对同一个账户进行操作所不可避免产生的后果。要解决这个问题，就必须限制同一个账户在某一时刻，只能由一个ATM进行操作。如何才能做到这一点？直接通过synchronized要害字可以吗？非常遗憾！因为我们现在需要对整个Account的多个方法进行同步，这是跨越多个方法的，而synchronized仅能对方法或者代码块进行同步。 QQRead.com 推出数据恢复指南教程数据恢复指南教程数据恢复故障解析常用数据恢复方案硬盘数据恢复教程数据保护方法数据恢复软件专业数据恢复服务指南
　　我们首先开发一个BusyFlag的类，类似于C++中的Simaphore。

public class BusyFlag
{
　protected Thread busyflag = null;
　protected int busycount = 0;
　public synchronized void getBusyFlag()
　{
　　while (tryGetBusyFlag() == false)
　　{
　　　try
　　　{
　　　　wait();
　　　}
　　　catch (Exception e) {}
　　}
　}

　private synchronized boolean tryGetBusyFlag()
　{
　　if (busyflag == null)
　　{
　　　busyflag = Thread.currentThread();
　　　busycount = 1;
　　　return true;
　　}
　　if (busyflag == Thread.currentThread())
　　{
　　　busycount++; return true;
　　}
　　return false;
　}
　
　public synchronized void freeBusyFlag()
　{
　　if(getOwner()== Thread.currentThread())
　　{
　　　busycount--;
　　　if(busycount==0)
　　　{
　　　　busyflag = null;
　　　　notify();
　　　}
　　}
　}

　public synchronized Thread getOwner()
　{
　　　return busyflag;
　}
}

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