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java多线程累加计数的实现方法

2021-05-20 10:55:40 作者：安迪爸爸

在多线程协作任务中,如何计算也是很重的，这篇文章主要介绍了java多线程累加计数的实现方法，感兴趣的朋友可以了解一下

题目

给定count=0；让5个线程并发累加到1000；

思路

创建一个类MyRunnable，实现Runnable（继承Thread类也可）
定义一个公共变量count(初始值为0)，5个线程都可以访问到；
创建5个线程并发递增count到1000；

注意

这块注意Thread和Runnable类的区别，Thread类是线程类，可以直接new Thread().start运行。而Runnable类是任务类，需要一个线程来承载任务，通过new Thread(new Runnable()).start()来运行任务。

方法

方法一

将count公共变量放到测试类Test的类成员变量里，将MyRunnable类作为Test类的内部类，在Test类的main方法里创建5个线程，实现累加。

代码

public class Test {
 //公共变量
 int count=0;
 public static void main(String[] args){
  //new一个实现Runnable的类
  Test test=new Test();
  //创建5个任务
  MyRunnable myRunnable1=test.new MyRunnable();
  MyRunnable myRunnable2=test.new MyRunnable();
  MyRunnable myRunnable3=test.new MyRunnable();
  MyRunnable myRunnable4=test.new MyRunnable();
  MyRunnable myRunnable5=test.new MyRunnable();
  //创建5个线程
  new Thread(myRunnable1).start();
  new Thread(myRunnable2).start();
  new Thread(myRunnable3).start();
  new Thread(myRunnable4).start();
  new Thread(myRunnable5).start();
 }
 //创建一个实现Runnable的类
 class MyRunnable implements Runnable{
  public void run() {
   while(true){
    //锁住的是整个MyRunnable类
    synchronized(MyRunnable.class){
     if(count>=1000){
      break;
     }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":count:"+(++count));
     //测试时，线程更容易切换
     Thread.yield();
    }    
   }
  }  
 } 
}

方法二
以上代码没有问题，成功实现5个线程累加count到1000，接下来我们将上边代码稍作修改。

将5个线程执行5个任务，修改为5个线程执行同一任务。
将synchronized(MyRunnable.class)修改为synchronized(this)

代码

public class Test {
 //公共变量
 int count=0;
 public static void main(String[] args){
  //new一个实现Runnable的类
  Test test=new Test();
  //创建1个任务
  MyRunnable myRunnable1=test.new MyRunnable();
//  MyRunnable myRunnable2=test.new MyRunnable();
//  MyRunnable myRunnable3=test.new MyRunnable();
//  MyRunnable myRunnable4=test.new MyRunnable();
//  MyRunnable myRunnable5=test.new MyRunnable();
  //创建5个线程
  for(int i=0;i<4;i++){
   new Thread(myRunnable1).start();
  }
//  new Thread(myRunnable2).start();
//  new Thread(myRunnable3).start();
//  new Thread(myRunnable4).start();
//  new Thread(myRunnable5).start();
 }
 //创建一个实现Runnable的类
 class MyRunnable implements Runnable{
  public void run() {
   while(true){
    //锁住的是同一对象
    synchronized(this){
     if(count>=1000){
      break;
     }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":count:"+(++count));
     //测试时，线程更容易切换
     Thread.yield();
    }
    
   }
  }  
 }
}

以上代码没有问题，成功实现5个线程累加count到1000。

虽然结果是一样的，但是代码实现是不一样的，代码一是创建了5个MyRunnable对象，代码二只创建了1个MyRunnable对象。考虑并发时用到的锁就是不一样的，

代码一和代码二虽然synchronized中的锁不同，但目的都是为了括号中的锁是恒定不变的。

synchronized(this)代表锁是this对象，代码二中之所以可以使用this，是因为几个线程使用的this都是同一个对象。
synchronized(MyRunnable.class)代表锁是MyRunnable.class.this，因为MyRunnable.class.this是类加载到静态方法区中，是一直存在不变的，代码一中可以使用，当然代码二也可以这样写。
代码一和代码二可以使用更通用的方式就是专门new一个锁对象，这个锁对象可以放在类成员变量里，加上static就可以一直常存。如定义成public static Object lock=new Object();代码一和代码二都可以使用synchronized(lock)来加锁。synchronized(this)这种方式主要是因为书写方便。

方法三

使用AtomicInteger类，来实现多线程累加，AtomicInteger类是线程安全的，使用它的优点就是我们不需要在代码里写Synchronized关键字了，这些事都交给它去做了。

代码

public class Test {
    static CountDownLatch cdl=new CountDownLatch(1000);;
    static AtomicInteger ai=new AtomicInteger(0);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{ 
     ExecutorService exec=Executors.newFixedThreadPool(100);
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        exec.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+ai.getAndIncrement());
     cdl.countDown();
    }
   });
          }
     cdl.await();
     System.out.println(ai.get());
     exec.shutdown();
    } 
}

代码中用到了CountDownLatch类，用法就是给其设定一个初始值1000，然后在不同线程中执行countDown方法，每执行一次，初始值-1,await方法就是等初始值减到0时，停止等待，否则一直等待。

我在代码里新建了100个线程来并发累加，让我们看下最后结果。

控制台输出如下：

可以看到虽然输出不是按照顺序输出的，但是最后的结果是我们想要的结果，没有出现重复值的情况。

总结

这到题目只是举了一个多线程的例子，以及锁的简单知识。在实际应用中，从0累加到1000用多线程是没有意义的。因为根本不会比单线程快。就像让一个人数数，从0数到1000，或者让5个人接替数到1000，应该一个人更快点吧，5个人还要考虑配合的问题。但假如这5个人都是磕巴（口语不好），一个人每读一个数都要停顿1秒，但是让5个人协作，省去中间的等待时间，才是多线程应用的真正意义。
多线程的真正应用应该是，任务中有等待的时间，这个等待时间如果交给一个线程做就堵塞在这块了。如果交由多个线程去做，会充分利用等待时间，去做其他事情。这才是多线程的意思。在我们日常工作中，像IO，网络，图片处理等，有些地方都是需要等待的，这几块用多线程，可能会提高效率。

当然，也有一种情况，比如多个用户访问后台接口，每个用户访问其实都是一个单独的线程，假如想计算累计有多少次访问的话，就需要用到多线程累加。

参考资料

深入理解synchronized(synchronized锁住的是代码还是对象)

深入理解java并发之sychronized实现原理

java中Sychronized用法

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