Java技术之如何保证同一资源被多个线程并发访问时的完整性？

常用的同步方法是采用信号或加锁机制，保证资源在任意时刻至多被一个线程访问。Java语言在多线程编程上实现了完全对象化，提供了对同步机制的良好支持。

在Java中一共有四种方法支持同步，其中前三个是同步方法，一个是管道方法。管道方法不建议使用，阻塞队列方法在之前已有描述，现只提供前两种实现方法。

- wait()/notify()方法

- await()/signal()方法

- BlockingQueue阻塞队列方法

- PipedInputStream/PipedOutputStream

一、生产者类：

```

public class Producer extends Thread { // 每次生产的产品数量

private int num;

// 所在放置的仓库

private Storage storage;

// 构造函数，设置仓库

public Producer(Storage storage) {

this.storage = storage;

}

// 线程run函数

public void run() {

produce(num);

}

// 调用仓库Storage的生产函数

public void produce(int num) {

storage.produce(num);

}

public int getNum() {

return num;

}

public void setNum(int num) {

this.num = num;

}

public Storage getStorage() {

return storage;

}

public void setStorage(Storage storage) {

this.storage = storage;

}

}

```

二、消费者类：

```

public class Consumer extends Thread { // 每次消费的产品数量

private int num;

// 所在放置的仓库

private Storage storage;

// 构造函数，设置仓库

public Consumer(Storage storage) {

this.storage = storage;

}

// 线程run函数

public void run() {

consume(num);

}

// 调用仓库Storage的生产函数

public void consume(int num) {

storage.consume(num);

}

// get/set方法

public int getNum() {

return num;

}

public void setNum(int num) {

this.num = num;

}

public Storage getStorage() {

return storage;

}

public void setStorage(Storage storage) {

this.storage = storage;

}

}

```

仓库类：（wait()/notify()方法）

```

public class Storage { // 仓库最大存储量

private final int MAX_SIZE = 100;

// 仓库存储的载体

private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();

// 生产num个产品

public void produce(int num) {

// 同步代码段

synchronized (list) {

// 如果仓库剩余容量不足

while (list.size() + num > MAX_SIZE) {

System.out.print("【要生产的产品数量】:" + num);

System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");

try {

list.wait();// 由于条件不满足，生产阻塞

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

// 生产条件满足情况下，生产num个产品

for (int i = 1; i <= num; ++i) {

list.add(new Object());

}

System.out.print("【已经生产产品数】:" + num);

System.out.println(" 【现仓储量为】:" + list.size());

list.notifyAll();

}

}

// 消费num个产品

public void consume(int num) {

// 同步代码段

synchronized (list) {

// 如果仓库存储量不足

while (list.size() < num) {

System.out.print("【要消费的产品数量】:" + num);

System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");

try {

// 由于条件不满足，消费阻塞

list.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

// 消费条件满足情况下，消费num个产品

for (int i = 1; i <= num; ++i) {

list.remove();

}

System.out.print("【已经消费产品数】:" + num);

System.out.println(" 【现仓储)量为】:" + list.size());

list.notifyAll();

}

}

// get/set方法

public LinkedList<Object> getList() {

return list;

}

public void setList(LinkedList<Object> list) {

this.list = list;

}

public int getMAX_SIZE() {

return MAX_SIZE;

}

}

```

仓库类：（await()/signal()方法）

```

public class Storage { // 仓库最大存储量

// 仓库最大存储量

private final int MAX_SIZE = 100;

// 仓库存储的载体

private LinkedList<Object> list = new LinkedList<Object>();

// 锁

private final Lock lock = new ReentrantLock();

// 仓库满的条件变量

private final Condition full = lock.newCondition();

// 仓库空的条件变量

private final Condition empty = lock.newCondition();

// 生产num个产品

public void produce(int num) {

// 获得锁

lock.lock();

// 如果仓库剩余容量不足

while (list.size() + num > MAX_SIZE) {

System.out.print("【要生产的产品数量】:" + num);

System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");

try {

// 由于条件不满足，生产阻塞

full.await();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

// 生产条件满足情况下，生产num个产品

for (int i = 1; i <= num; ++i) {

list.add(new Object());

}

System.out.print("【已经生产产品数】:" + num);

System.out.println(" 【现仓储量为】:" + list.size());

// 唤醒其他所有线程

full.signalAll();

empty.signalAll();

// 释放锁

lock.unlock();

}

// 消费num个产品

public void consume(int num) {

// 获得锁

lock.lock();

// 如果仓库存储量不足

while (list.size() < num) {

System.out.print("【要消费的产品数量】:" + num);

System.out.println(" 【库存量】:" + list.size() + " 暂时不能执行生产任务!");

try {

// 由于条件不满足，消费阻塞

empty.await();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

// 消费条件满足情况下，消费num个产品

for (int i = 1; i <= num; ++i) {

list.remove();

}

System.out.print("【已经消费产品数】:" + num);

System.out.println(" 【现仓储)量为】:" + list.size());

// 唤醒其他所有线程

full.signalAll();

empty.signalAll();

// 释放锁

lock.unlock();

}

// set/get方法

public int getMAX_SIZE() {

return MAX_SIZE;

}

public LinkedList<Object> getList() {

return list;

}

public void setList(LinkedList<Object> list) {

this.list = list;

}

}