2.3. 锁机制

一. synchronized的三种应用方式

synchronized关键字最主要有以下3种应用方式

  • 修饰实例方法,作用于当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁
  • 修饰静态方法,作用于当前类对象加锁,进入同步代码前要获得当前类对象的锁
  • 修饰代码块指定加锁对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定对象的锁

二. 同步代码块(灵活)

1. 线程同步机制的语法是:

synchronized(同步锁)
{
     //线程同步代码块
} 

synchronized后面的小括号中传的这个 “数据”是相当关键 的
这个数据必须是多线程共享的数据。才能达到线程排队。

2. () 中具体写什么?

那要看想让哪些线程同步
假设t1、t2、t3、t4、t5,有5个线程。现在只希望t1、t2、t3排队,t4、t5不需要排队。
这时就要在 () 中写一个t1、t2、t3共享的对象,而这个对象对于t4、t5来说不是共享的。

//this,当前实例对象锁
synchronized(this){
    for(int j=0;j<1000000;j++){
        i++;
    }
}

//class对象锁
synchronized(AccountingSync.class){
    for(int j=0;j<1000000;j++){
        i++;
    }
}

在java语言中,任何一个对象都有“一把锁”,其实这把锁就是标记。( 只是把它叫做锁。)
100个对象, 10把锁。1个对象1把锁。

3. 线程同步的代码的执行原理 ?

  1. 假设t1和t2线程并发,开始执行以下代码的时候,肯定有一个先一个后。


  2. 假设t1先执行了,遇到了 synchronized ,这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁,找到之后,并占有这把锁,然后执行同步代码块中的程序,在程序执行过程中一直都是占有这把锁的。直到同步代码块代码结束,这把锁才会释放。


  3. 假设t1已经占有这把锁,此时2也遇到 synchronized 关键字,也会去占有后面共享对象的这把锁,结果这把锁被t1占有, t2只能在同步代码块外面等待t1的结束,直到t1把同步代码块执行结束了, t1会归还这把锁,此时t2终于等到这把锁,然后t2占有这把锁之后,进入同步代码块执行程序。


这样就达到了线程排队。

三. synchronized作用于实例方法

被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法,作用的对象是调用这个方法的对象

如果多个线程访问同一个对象的实例变量,可能出现非线程安全问题。

使用 synchronized 修饰的方法, 就叫做同步方法, 保证 A 线程执行该方法的时候 ,其他线程只能在方法外等着. 且共享对象一定是 this,并且同步代码块是整个方法体

synchronized public  void  doWork(){

    //  需要同步操作的代码
}

创建了一个AccountingSync对象:

public class AccountingSync implements Runnable{
    //共享资源(临界资源)
    static int i=0;

    /**
     * synchronized 修饰实例方法
     */
    public synchronized void increase(){
        i++;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<1000000;j++){
            increase();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AccountingSync instance=new AccountingSync();
        Thread t1=new Thread(instance);
        Thread t2=new Thread(instance);
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(i);
    }
}
image.png|500

四. synchronized作用于静态方法

表示找类锁。类锁永远只有一把。就算创建了 100 个对象,那类锁也只有一把。

  • 对象锁:1 个对象 1 把锁,100 个对象 100 把锁。
  • 类锁:100 个对象,也可能只是 1 把类锁。

当 synchronized 作用于静态方法时,其锁就是当前类的 class 对象锁。由于静态成员不专属于任何一个实例对象,是类成员,因此通过 class 对象锁可以控制静态成员的并发操作。需要注意的是如果一个线程 A 调用一个实例对象的非 static synchronized 方法,而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的 class 对象,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁,看如下代码

创建了两个AccountingSyncClass对象:

public class AccountingSyncClass implements Runnable{
    static int i=0;

    /**
     * 作用于静态方法,锁是当前class对象,也就是
     * AccountingSyncClass类对应的class对象
     */
    public static synchronized void increase(){
        i++;
    }

    @Override
    public void run() {
        for(int j=0;j<1000000;j++){
            increase();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //new新实例
        Thread t1=new Thread(new AccountingSyncClass());
        //new心事了
        Thread t2=new Thread(new AccountingSyncClass());
        //启动线程
        t1.start();t2.start();

        t1.join();t2.join();
        System.out.println(i);
    }
}
image.png|475

由于 synchronized 关键字修饰的是静态 increase 方法,与修饰实例方法不同的是,其锁对象是当前类的 class 对象。注意代码中的 increase 4 Obj 方法是实例方法,其对象锁是当前实例对象,如果别的线程调用该方法,将不会产生互斥现象,毕竟锁对象不同,但我们应该意识到这种情况下可能会发现线程安全问题 (操作了共享静态变量 i)。

五. Java三大变量的线程安全

  • 实例变量:在堆中
  • 静态变量:在方法区
  • 局部变量:在栈中

以上三大变量中:

局部变量永远都==不会存在线程安全==问题。因为==局部变量不共享==。(一个线程一个栈。) 局部变量在栈中。所以局部变量永远都不会共享。

实例变量在堆中,==堆只有 1 个==。

静态变量在方法区中,==方法区只有 1 个==。 ==堆和方法区都是多线程共享的==,所以可能存在线程安全问题。

局部变量+常量:不会有线程安全问题。 成员变量:可能会有线程安全问题。

六. 死锁概述

image.png|500

public class ThreadTest10 {
    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        Object o2 = new Object();
        Thread t1 = new MyThread1(o1,o2);
        Thread t2 = new MyThread2(o1,o2);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
class  MyThread1 extends Thread{
    Object o1;
    Object o2;
    public MyThread1(Object o1,Object o2){
        this.o1 = o1;
        this.o2 = o2;
    }

    @Override
    public void run(){
        synchronized (o1){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized(o2){

            }
        }
    }
}
class MyThread2 extends Thread{
    Object o1;
    Object o2;
    public MyThread2(Object o1,Object o2){
        this.o1 = o1;
        this.o2 = o2;
    }

    @Override
    public void run(){
        synchronized(o2){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (o1){

            }
        }
    }
}
image.png|500

一直是这样,synchronized在开发中最好不要嵌套使用。一不小心就会导致死锁现象的发生。

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