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  • Java多线程系列---“基础篇”04之 synchronized关键字

    转自:https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479202.html  & https://home.cnblogs.com/u/swiftma(含部分修改)

    概要

    本章,会对synchronized关键字进行介绍。涉及到的内容包括:

    • synchronized原理
    • synchronized基本规则
    • synchronized方法 和 synchronized代码块
    • 实例锁 和 全局锁
    • 进一步了解synchronized

    一.  synchronized原理

    在java中,每一个对象有且仅有一个同步锁。这也意味着,同步锁是依赖于对象而存在。
    当我们调用某对象的synchronized方法时,就获取了该对象的同步锁。例如,synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。
    不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说,某时间点,对象的同步锁只能被一个线程获取到!通过同步锁,我们就能在多线程中,实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如,现在有两个线程A和线程B,它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设,在某一时刻,线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作;而此时,线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败,它必须等待,直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行。

    二. synchronized基本规则

    我们将synchronized的基本规则总结为下面3条,并通过实例对它们进行说明。

    • 第一条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
    • 第二条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块
    • 第三条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

    1. 第一条

    当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
    下面是“synchronized代码块”对应的演示程序。

    class MyRunable implements Runnable {
        
        @Override
        public void run() {
            synchronized(this) { //mynote:这个锁实际上就是MyRunnable对象本身
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i);  
                    }
                } catch (InterruptedException ie) {  
                }
            }  
        }
    }
    
    public class Demo1_1 {
    
        public static void main(String[] args) {  
            Runnable demo = new MyRunable();     // 新建“Runnable对象”
    
            Thread t1 = new Thread(demo, "t1");  // 新建“线程t1”, t1是基于demo这个Runnable对象
            Thread t2 = new Thread(demo, "t2");  // 新建“线程t2”, t2是基于demo这个Runnable对象
            t1.start();                          // 启动“线程t1”
            t2.start();                          // 启动“线程t2” 
        } 
    }

    //MYnote:因为t1和t2启动的时候都会用到demo这个共同的对象,而这个对象又加了锁,因此它们的run方法是互斥的。

    运行结果:(其中的一种,因为究竟是t1先执行完,还是t2先执行完,是不确定的)

    复制代码
    t1 loop 0
    t1 loop 1
    t1 loop 2
    t1 loop 3
    t1 loop 4
    t2 loop 0
    t2 loop 1
    t2 loop 2
    t2 loop 3
    t2 loop 4

    复制代码

    结果说明
    run()方法中存在“synchronized(this)代码块”,而且t1和t2都是基于"demo这个Runnable对象"创建的线程。这就意味着,我们可以将synchronized(this)中的this看作是“demo这个Runnable对象”;因此,线程t1和t2共享“demo对象的同步锁”。所以,当一个线程运行的时候,另外一个线程必须等待“运行线程”释放“demo的同步锁”之后才能运行。

    如果你确认,你搞清楚这个问题了。那我们将上面的代码进行修改,然后再运行看看结果怎么样,看看你是否会迷糊。修改后的源码如下:

    class MyThread extends Thread {
        
        public MyThread(String name) {
            super(name);
        }
    
        @Override
        public void run() {
            synchronized(this) {
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        Thread.sleep(100); // 休眠100ms  (如果不加sleep,就会看到非常明显得t1和t2抢着先后顺序打印)
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i);  
                    }
                } catch (InterruptedException ie) {  
                }
            }  
        }
    }
    
    public class Demo1_2 {
    
        public static void main(String[] args) {  
            Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“线程t1”
            Thread t2 = new MyThread("t2");  // 新建“线程t2”
            t1.start();                          // 启动“线程t1”
            t2.start();                          // 启动“线程t2” 
        } 
    }

    代码说明
    比较Demo1_2 和 Demo1_1,我们发现,Demo1_2中的MyThread类是直接继承于Thread,而且t1和t2都是MyThread子线程。
    幸运的是,在“Demo1_2的run()方法”也调用了synchronized(this),正如“Demo1_1的run()方法”也调用了synchronized(this)一样!
    那么,Demo1_2的执行流程是不是和Demo1_1一样呢?
    运行结果:

    复制代码
    t1 loop 0
    t2 loop 0
    t1 loop 1
    t2 loop 1
    t1 loop 2
    t2 loop 2
    t1 loop 3
    t2 loop 3
    t1 loop 4
    t2 loop 4
    (mynote:假设没有加入休眠,就会出现两个线程竞争打印输出,无序,交叉执行。这个例子是两个对象,说明this代表了两种不同的锁,因此不会出现阻塞,交叉这执行run)
    复制代码
     

    结果说明
    如果这个结果一点也不令你感到惊讶,那么我相信你对synchronized和this的认识已经比较深刻了。否则的话,请继续阅读这里的分析。
    synchronized(this)中的this是指“当前的类对象”,即synchronized(this)所在的类对应的当前对象。它的作用是获取“当前对象的同步锁”。
    对于Demo1_2中,synchronized(this)中的this代表的是MyThread对象,而t1和t2是两个不同的MyThread对象,因此t1和t2在执行synchronized(this)时,获取的是不同对象的同步锁。对于Demo1_1对而言,synchronized(this)中的this代表的是MyRunable对象;t1和t2共同一个MyRunable对象,因此,一个线程获取了对象的同步锁,会造成另外一个线程等待。

     2. 第二条

    当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
    下面是“synchronized代码块”对应的演示程序。

    class Count {
    
        // 含有synchronized同步块的方法
        public void synMethod() {
            synchronized(this) {
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
                    }
                } catch (InterruptedException ie) {  
                }
            }  
        }
    
        // 非同步的方法
        public void nonSynMethod() {
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
                }
            } catch (InterruptedException ie) {  
            }
        }
    }
    
    public class Demo2 {
    
        public static void main(String[] args) {  
            final Count count = new Count();
            // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
            Thread t1 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            count.synMethod();
                        }
                    }, "t1");
    
            // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
            Thread t2 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            count.nonSynMethod();
                        }
                    }, "t2");  
    
    
            t1.start();  // 启动t1
            t2.start();  // 启动t2
        } 
    }

    运行结果

    复制代码
    t1 synMethod loop 0
    t2 nonSynMethod loop 0
    t1 synMethod loop 1
    t2 nonSynMethod loop 1
    t1 synMethod loop 2
    t2 nonSynMethod loop 2
    t1 synMethod loop 3
    t2 nonSynMethod loop 3
    t1 synMethod loop 4
    t2 nonSynMethod loop 4
    复制代码

    结果说明
    主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1会调用count对象的synMethod()方法,该方法内含有同步块;而t2则会调用count对象的nonSynMethod()方法,该方法不是同步方法。t1运行时,虽然调用synchronized(this)获取“count的同步锁”;但是并没有造成t2的阻塞,因为t2没有用到“count”同步锁。

     3. 第三条

    当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时,其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
    我们将上面的例子中的nonSynMethod()方法体的也用synchronized(this)修饰。修改后的源码如下:

    class Count {
    
        // 含有synchronized同步块的方法
        public void synMethod() {
            synchronized(this) {
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
                    }
                } catch (InterruptedException ie) {  
                }
            }  
        }
    
        // 也包含synchronized同步块的方法
        public void nonSynMethod() {
            synchronized(this) {
                try {  
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        Thread.sleep(100);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
                    }
                } catch (InterruptedException ie) {  
                }
            }
        }
    }
    
    public class Demo3 {
    
        public static void main(String[] args) {  
            final Count count = new Count();
            // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
            Thread t1 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            count.synMethod();
                        }
                    }, "t1");
    
            // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
            Thread t2 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            count.nonSynMethod();
                        }
                    }, "t2");  
    
    
            t1.start();  // 启动t1
            t2.start();  // 启动t2
        } 
    }

    运行结果

    复制代码
    t1 synMethod loop 0
    t1 synMethod loop 1
    t1 synMethod loop 2
    t1 synMethod loop 3
    t1 synMethod loop 4
    t2 nonSynMethod loop 0
    t2 nonSynMethod loop 1
    t2 nonSynMethod loop 2
    t2 nonSynMethod loop 3
    t2 nonSynMethod loop 4
    复制代码

    结果说明
    主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1和t2运行时都调用synchronized(this),这个this是Count对象(count),而t1和t2共用count。因此,在t1运行时,t2会被阻塞,等待t1运行释放“count对象的同步锁”,t2才能运行。

     三. synchronized方法 和 synchronized代码块

    “synchronized方法”是用synchronized修饰方法,而 “synchronized代码块”则是用synchronized修饰代码块。

    synchronized方法示例

    public synchronized void foo1() {
        System.out.println("synchronized methoed");
    }

    synchronized代码块

    public void foo2() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("synchronized methoed");
        }
    }

    synchronized代码块中的this是指当前对象。也可以将this替换成其他对象,例如将this替换成obj,则foo2()在执行synchronized(obj)时就获取的是obj的同步锁。


    synchronized代码块可以更精确的控制冲突限制访问区域,有时候表现更高效率。下面通过一个示例来演示:

    // Demo4.java的源码
    public class Demo4 {
    
        public synchronized void synMethod() {
            for(int i=0; i<1000000; i++)
                ;
        }
    
        public void synBlock() {
            synchronized( this ) {
                for(int i=0; i<1000000; i++)
                    ;
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Demo4 demo = new Demo4();
    
            long start, diff;
            start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
            demo.synMethod();                                // 调用“synchronized方法”
            diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
            System.out.println("synMethod() : "+ diff);
            
            start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
            demo.synBlock();                                // 调用“synchronized方法块”
            diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
            System.out.println("synBlock()  : "+ diff);
        }
    }

    (某一次)执行结果

    synMethod() : 11
    synBlock() : 3

    synchronized同步方法和同步代码块的区别

    同步方法默认使用this或者当前类做为锁。

    同步代码块可以选择以什么来加锁,比同步方法更精确,我们可以选择只有会在同步发生同步问题的代码加锁,而并不是整个方法。

    同步方法使用synchronized修饰,而同步代码块使用synchronized(this){}修饰。

    四. 实例锁 和 全局锁

    实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例,那么该锁也具有全局锁的概念。
                   实例锁对应的就是synchronized关键字。
    全局锁 -- 该锁针对的是类,无论实例多少个对象,那么线程都共享该锁。
                   全局锁对应的就是static synchronized(或者是锁在该类的class或者classloader对象上)。

    关于“实例锁”和“全局锁”有一个很形象的例子:

    pulbic class Something {
        public synchronized void isSyncA(){}
        public synchronized void isSyncB(){}
        public static synchronized void cSyncA(){}
        public static synchronized void cSyncB(){}
    }

    假设,Something有两个实例x和y。分析下面4组表达式获取的锁的情况。
    (01) x.isSyncA()与x.isSyncB() 
    (02) x.isSyncA()与y.isSyncA()
    (03) x.cSyncA()与y.cSyncB()
    (04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()

    (01) 不能被同时访问。因为isSyncA()和isSyncB()都是访问同一个对象(对象x)的同步锁!

    // LockTest1.java的源码
    class Something {
        public synchronized void isSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public synchronized void isSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
    }
    
    public class LockTest1 {
    
        Something x = new Something();
        Something y = new Something();
    
        // 比较(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() 
        private void test1() {
            // 新建t11, t11会调用 x.isSyncA()
            Thread t11 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            x.isSyncA();
                        }
                    }, "t11");
    
            // 新建t12, t12会调用 x.isSyncB()
            Thread t12 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            x.isSyncB();
                        }
                    }, "t12");  
    
    
            t11.start();  // 启动t11
            t12.start();  // 启动t12
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            LockTest1 demo = new LockTest1();
            demo.test1();
        }
    }

    运行结果

    复制代码
    t11 : isSyncA
    t11 : isSyncA
    t11 : isSyncA
    t11 : isSyncA
    t11 : isSyncA
    t12 : isSyncB
    t12 : isSyncB
    t12 : isSyncB
    t12 : isSyncB
    t12 : isSyncB
    复制代码

    (02) 可以同时被访问。因为访问的不是同一个对象的同步锁,x.isSyncA()访问的是x的同步锁,而y.isSyncA()访问的是y的同步锁。

    // LockTest2.java的源码
    class Something {
        public synchronized void isSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public synchronized void isSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
    }
    
    public class LockTest2 {
    
        Something x = new Something();
        Something y = new Something();
    
        // 比较(02) x.isSyncA()与y.isSyncA()
        private void test2() {
            // 新建t21, t21会调用 x.isSyncA()
            Thread t21 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            x.isSyncA();
                        }
                    }, "t21");
    
            // 新建t22, t22会调用 x.isSyncB()
            Thread t22 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            y.isSyncA();
                        }
                    }, "t22");  
    
    
            t21.start();  // 启动t21
            t22.start();  // 启动t22
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            LockTest2 demo = new LockTest2();
    
            demo.test2();
        }
    }

    运行结果

    复制代码
    t21 : isSyncA
    t22 : isSyncA
    t21 : isSyncA
    t22 : isSyncA
    t21 : isSyncA
    t22 : isSyncA
    t21 : isSyncA
    t22 : isSyncA
    t21 : isSyncA
    t22 : isSyncA
    复制代码

    (03) 不能被同时访问。因为cSyncA()和cSyncB()都是static类型,x.cSyncA()相当于Something.isSyncA(),y.cSyncB()相当于Something.isSyncB(),因此它们共用一个同步锁,不能被同时反问。

    // LockTest3.java的源码
    class Something {
        public synchronized void isSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public synchronized void isSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
    }
    
    public class LockTest3 {
    
        Something x = new Something();
        Something y = new Something();
    
        // 比较(03) x.cSyncA()与y.cSyncB()
        private void test3() {
            // 新建t31, t31会调用 x.isSyncA()
            Thread t31 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            x.cSyncA();
                        }
                    }, "t31");
    
            // 新建t32, t32会调用 x.isSyncB()
            Thread t32 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            y.cSyncB();
                        }
                    }, "t32");  
    
    
            t31.start();  // 启动t31
            t32.start();  // 启动t32
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            LockTest3 demo = new LockTest3();
    
            demo.test3();
        }
    }

    运行结果

    复制代码
    t31 : cSyncA
    t31 : cSyncA
    t31 : cSyncA
    t31 : cSyncA
    t31 : cSyncA
    t32 : cSyncB
    t32 : cSyncB
    t32 : cSyncB
    t32 : cSyncB
    t32 : cSyncB
    复制代码

    (04) 可以被同时访问。因为isSyncA()是实例方法,x.isSyncA()使用的是对象x的锁;而cSyncA()是静态方法,Something.cSyncA()可以理解对使用的是“类的锁”。因此,它们是可以被同时访问的。

    // LockTest4.java的源码
    class Something {
        public synchronized void isSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public synchronized void isSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
                }
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncA(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
        public static synchronized void cSyncB(){
            try {  
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
                } 
            }catch (InterruptedException ie) {  
            }  
        }
    }
    
    public class LockTest4 {
    
        Something x = new Something();
        Something y = new Something();
    
        // 比较(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()
        private void test4() {
            // 新建t41, t41会调用 x.isSyncA()
            Thread t41 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            x.isSyncA();
                        }
                    }, "t41");
    
            // 新建t42, t42会调用 x.isSyncB()
            Thread t42 = new Thread(
                    new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            Something.cSyncA();
                        }
                    }, "t42");  
    
    
            t41.start();  // 启动t41
            t42.start();  // 启动t42
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            LockTest4 demo = new LockTest4();
    
            demo.test4();
        }
    }

    运行结果

    t41 : isSyncA
    t42 : cSyncA
    t41 : isSyncA
    t42 : cSyncA
    t41 : isSyncA
    t42 : cSyncA
    t41 : isSyncA
    t42 : cSyncA
    t41 : isSyncA
    t42 : cSyncA

    五. 进一步了解synchronized

    介绍了synchronized的基本用法和原理,我们再从下面几个角度来进一步理解一下synchronized:

    • 可重入性
    • 内存可见性
    • 死锁

    可重入性

    synchronized有一个重要的特征,它是可重入的,也就是说,对同一个执行线程,它在获得了锁之后,在调用其他需要同样锁的代码时,可以直接调用,比如说,在一个synchronized实例方法内,可以直接调用其他synchronized实例方法。可重入是一个非常自然的属性,应该是很容易理解的,之所以强调,是因为并不是所有锁都是可重入的(后续章节介绍)。

    可重入是通过记录锁的持有线程和持有数量来实现的,当调用被synchronized保护的代码时,检查对象是否已被锁,如果是,再检查是否被当前线程锁定,如果是,增加持有数量,如果不是被当前线程锁定,才加入等待队列,当释放锁时,减少持有数量,当数量变为0时才释放整个锁。

    内存可见性

    对于复杂一些的操作,synchronized可以实现原子操作,避免出现竞态条件,但对于明显的本来就是原子的操作方法,也需要加synchronized吗?比如说,对于下面的开关类Switcher,它只有一个boolean变量on和对应的setter/getter方法:

    复制代码
    public class Switcher {
        private boolean on;
    
        public boolean isOn() {
            return on;
        }
    
        public void setOn(boolean on) {
            this.on = on;
        }
    }
    复制代码

    当多线程同时访问同一个Switcher对象时,会有问题吗?没有竞态条件问题,但正如上节所说,有内存可见性问题,而加上synchronized可以解决这个问题。

    synchronized除了保证原子操作外,它还有一个重要的作用,就是保证内存可见性,在释放锁时,所有写入都会写回内存,而获得锁后,都会从内存中读最新数据。

    不过,如果只是为了保证内存可见性,使用synchronzied的成本有点高,有一个更轻量级的方式,那就是给变量加修饰符volatile,如下所示:

    复制代码
    public class Switcher {
        private volatile boolean on;
    
        public boolean isOn() {
            return on;
        }
    
        public void setOn(boolean on) {
            this.on = on;
        }
    }
    复制代码

    加了volatile之后,Java会在操作对应变量时插入特殊的指令,保证读写到内存最新值,而非缓存的值。

    死锁

    使用synchronized或者其他锁,要注意死锁,所谓死锁就是类似这种现象,比如, 有a, b两个线程,a持有锁A,在等待锁B,而b持有锁B,在等待锁A,a,b陷入了互相等待,最后谁都执行不下去。示例代码如下所示:

    复制代码
    public class DeadLockDemo {
        private static Object lockA = new Object();
        private static Object lockB = new Object();
    
        private static void startThreadA() {
            Thread aThread = new Thread() {
    
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (lockA) {
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                        }
                        synchronized (lockB) {
                        }
                    }
                }
            };
            aThread.start();
        }
    
        private static void startThreadB() {
            Thread bThread = new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (lockB) {
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                        }
                        synchronized (lockA) {
                        }
                    }
                }
            };
            bThread.start();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            startThreadA();
            startThreadB();
        }
    }
    复制代码

    运行后aThread和bThread陷入了相互等待。怎么解决呢?首先,应该尽量避免在持有一个锁的同时去申请另一个锁,如果确实需要多个锁,所有代码都应该按照相同的顺序去申请锁,比如,对于上面的例子,可以约定都先申请lockA,再申请lockB。

    不过,在复杂的项目代码中,这种约定可能难以做到。还有一种方法是使用后续章节介绍的显式锁接口Lock,它支持尝试获取锁(tryLock)和带时间限制的获取锁方法,使用这些方法可以在获取不到锁的时候释放已经持有的锁,然后再次尝试获取锁或干脆放弃,以避免死锁。

    如果还是出现了死锁,怎么办呢?Java不会主动处理,不过,借助一些工具,我们可以发现运行中的死锁,比如,Java自带的jstack命令会报告发现的死锁,对于上面的程序,在我的电脑上,jstack会有如下报告:

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    刀哥多线程同步任务作用gcd-07-sync_task
    刀哥多线程之主队列gcd-06-main_queue
    刀哥多线程之并发队列gcd-05-dispatch_queue_concurrent
    刀哥多线程串行队列gcd-04-dispatch_queue_serial
    刀哥多线程之03GCD 常用代码
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Hermioner/p/9839601.html
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