Java高并发编程：多个线程之间共享数据的方式探讨

内容摘要

多个线程之间共享数据，按照每个线程执行代码是否相同，我们可以采取不同的处理方式，这里通过简单的卖票示例说明了当每个线程执行相同代码的情况，对于多个线程执行不同代码的情况，处理方式比较灵活，这里主要介绍了2种方式，通过2种方式的对比和归纳，我们可以总结出在多个线程执行不同的代码情况下，如何进行代码的设计

1. 如果每个线程执行的代码相同

可以使用同一个Runnable对象，这个Runnable对象中有那个共享数据，例如：卖票系统

1.1 简单的卖票系统示例

class Ticket implements Runnable{
private  int tick = 20;
Object obj = new Object();

public void run(){
while(true){
synchronized(obj){
if(tick>0){
//只能try，因为run是复写了Runnable接口的run,接口的run没有抛
//try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
}
}
}
}
}

class  TicketDemo
{
public static void main(String[] args) {

//只建立了一个Ticket对象，内存中只有一个tick成员变量，所以是共享数据
Ticket t = new Ticket();

Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
Thread t3 = new Thread(t);
Thread t4 = new Thread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}

Thread-0....sale : 20
Thread-0....sale : 19
Thread-0....sale : 18
Thread-0....sale : 17
Thread-0....sale : 16
Thread-0....sale : 15
Thread-0....sale : 14
Thread-0....sale : 13
Thread-0....sale : 12
Thread-3....sale : 11
Thread-3....sale : 10
Thread-3....sale : 9
Thread-3....sale : 8
Thread-3....sale : 7
Thread-3....sale : 6
Thread-3....sale : 5
Thread-3....sale : 4
Thread-3....sale : 3
Thread-3....sale : 2
Thread-3....sale : 1

2. 如果每个线程执行的代码不同

这时候不需要用不同的Runnable对象，有如下两种方式来实现这些Runnable对象之间的数据共享。

2.1 方式1

将共享数据封装在另外一个对象中，然后将这个对象逐一传递给各个Runnable对象。每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，这样容易实现针对该数据进行的各个操作的互斥和通信。

思想：一个类提供数据和操作数据的同步方法，另外定义两个线程通过构造函数接收并操作数据，在主函数中直接创建线程对象，即可完成操作

2.2 方式2

将这些Runnable对象作为某一个类中的内部类，共享数据作为这个外部类中的成员变量，每个线程对共享数据的操作方式也分配给外部类，以便实现对共享数据进行的各个操作的互斥和通信，作为内部类的各个Runnable对象调用外部类的这些方法。

思想：一个外部类里面有两个内部类，为了让这两个内部类共享数据，让它们都操作外部类的同一个成员，方法和数据都在这个成员身上，直接

调用方法即可完成 数据的操作

2.3 方式3：将上面两种方式的组合

将共享数据封装在另外一个对象中，每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，对象作为这个外部类中的成员变量或方法中的局部变量，每个线程的Runnable的对象作为外部类中的成员内部类或局部外部类。

2.4 技巧总结

要同步互斥的几段代码最好是分别放在几个独立的方法中，这些方法再放在同一个类中，这样比较容易实现它们之间的同步互斥或通信。

2.5 对于每个线程执行的代码不同下的3种方式，通过一个面试题来说明

需求：设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程每次对j减少1,，写出程序

使用方式1实现

将数据和操作共享数据的方法封装在一个类中定义两个runnable实现类，让两个runnable都持有共享数据的引用，在runnable的构造函数中，直接传入去操作，在实现类的run方法中调用封装类的方法

public class MultyThreadShareMethod1 {

public static void main(String[] args){

//将数据封装到一个对象上，
ShareData2 data1 = new ShareData2();

//在runnable的构造函数中直接传入去操作
for(int i=0;i<2;i++){
new Thread(new MyRunnable1(data1)).start();
new Thread(new MyRunnable2(data1)).start();
}
}
}

//封装共享数据和操作共享数据方法的类
class ShareData2{
private int j = 10;
public synchronized void increment() {
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" inc : "+j);
}
public synchronized void decrement() {
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" dec : "+j);
}
}

//增加的线程，需要传入一个共享数据
class MyRunnable1 implements Runnable {

private ShareData2 data;
public MyRunnable1(ShareData2 data) {
this.data = data;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
data.increment();
}
}
}

//减少的线程，需要传入一个共享数据
class MyRunnable2 implements Runnable {
private ShareData2 data;
public MyRunnable2(ShareData2 data) {
this.data = data;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
data.decrement();
}
}
}

输出结果

Thread-0 inc : 11
Thread-0 inc : 12
Thread-0 inc : 13
Thread-0 inc : 14
Thread-0 inc : 15
Thread-0 inc : 16
Thread-0 inc : 17
Thread-0 inc : 18
Thread-0 inc : 19
Thread-0 inc : 20
Thread-1 dec : 19
Thread-3 dec : 18
Thread-3 dec : 17
Thread-3 dec : 16
Thread-3 dec : 15
Thread-3 dec : 14
Thread-3 dec : 13
Thread-3 dec : 12
Thread-3 dec : 11
Thread-3 dec : 10
Thread-3 dec : 9
Thread-2 inc : 10
Thread-2 inc : 11
Thread-1 dec : 10
Thread-1 dec : 9
Thread-1 dec : 8
Thread-1 dec : 7
Thread-1 dec : 6
Thread-1 dec : 5
Thread-1 dec : 4
Thread-1 dec : 3
Thread-1 dec : 2
Thread-2 inc : 3
Thread-2 inc : 4
Thread-2 inc : 5
Thread-2 inc : 6
Thread-2 inc : 7
Thread-2 inc : 8
Thread-2 inc : 9
Thread-2 inc : 10

使用方式2实现

将数据和操作共享数据的方法封装在一个类中

两个runnable作为它的内部类，相对于方式1，这里没有将数据传给runnable，而是让它们自己去取，在自己的run方法中调用操作数据的方法

这里的共享变量可以定义为静态类型的成员变量，也可以定义为final类型的局部变量。

public class MultyThreadShareData {

//共享数据作为外部类的成员变量
//private static ShareData data = new ShareData();
public static void main(String[] args){

//也可以定义为final类型的局部变量
final ShareData data = new ShareData();

//开启4条线程
for(int i=0;i<2;i++){

//增加的线程
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<100;i++){
data.increment();
}
}
}).start();
//减少的线程
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<100;i++){
data.decrement();
}
}
}).start();
}
}
}
//封装共享数据和操作共享数据方法的类
class ShareData{
private int j = 0;
public synchronized void increment() {
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" inc : "+j);
}
public synchronized void decrement() {
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" dec : "+j);
}
}

两种方式的组合实现

public class MultyThreadShareDataTest {

private int j;
public static void main(String args[]){
MultyThreadShareDataTest tt=new MultyThreadShareDataTest();
Inc inc=tt.new Inc();
Dec dec=tt.new Dec();

for(int i=0;i<2;i++){
Thread t=new Thread(inc);
t.start();

t=new Thread(dec);
t.start();
}
}

private synchronized void inc(){
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-inc:"+j);
}
private synchronized void dec(){
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-dec:"+j);
}

class Inc implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
inc();
}
}
}

class Dec implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
dec();
}
}
}
}