Java高并发编程：多个线程之间共享数据的方式探讨

灰太狼 2022-07-15 13:56 310阅读 0赞

## **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();   
               }   
           }   
        }   
    }