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  • 多线程同步锁和死锁以及synchronized与static synchronized 的区别

    线程:线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。简而言之:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程中可以包含多个线程。什么是多线程呢?即就是一个程序中有多个线程在同时执行。

    单线程程序:即,若有多个任务只能依次执行。当上一个任务执行结束后,下一个任务开始执行。如,去网吧上网,网吧只能让一个人上网,当这个人下机后,下一个人才能上网。

    多线程程序:即,若有多个任务可以同时执行。如,去网吧上网,网吧能够让多个人同时上网。

     

    程序运行原理

    分时调度

    所有线程轮流使用 CPU 的使用权,平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

     抢占式调度

     

    优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个(线程随机性),Java使用的为抢占式调度。

    大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如:现在我们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。此时,这些程序是在同时运行,”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

    实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言,某个时刻,只能执行一个线程,而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快,看上去就是在同一时刻运行。

    其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的使用率更高。

     线程安全

    如果有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。

    /**
     * 
     * @author LYJ
     *    实现Runnable的代码
     *    
     */
    public class Ticket implements Runnable {
        //设置总票数为100,这里的ticket是成员变量,
        //由于在测试类中new了一次,所以值存在一个,被三个售票窗口共享
        int ticket=100;
        public void run() {
            //模拟售票
            while(true) {
                //如果票数大于0,继续售票
                if(ticket>0) {
                    //为了让线程安全问题效果明显些,加入线程定时休眠Thread.sleep()
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //Thread.currentThread()是线程获取当前线程对象的方法    getName()获取调用者的线程名
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在售票:"+ticket--);
                }
            }
    
        }
    
    /**
     * 
     * 开启多线程的代码
     *
     */
    public class ThreadDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建Ticket的Runnable对象
            Ticket ticket = new Ticket();
            //创建线程3个对象模拟三个售票窗口,并把Runnable对象加入Thread和给Thread命名
            new Thread(ticket,"窗口1").start();;
            new Thread(ticket,"窗口2").start();;
            new Thread(ticket,"窗口3").start();;
    
        }
    *****************************************************************
    输出结果:
    窗口3正在售票:3
    窗口2正在售票:2
    窗口1正在售票:1
    窗口3正在售票:0
    窗口2正在售票:-1
                结果中出现了负数和0,这就是线程安全问题,要怎么解决呢?
                加同步锁 synchronized(Object o){....}  o可以是任意对象
    ******************************************************************************
    加入同步锁后的代码
    public class Ticket implements Runnable {
        //设置总票数为100,这里的ticket是成员变量,
        //由于在测试类中new了一次,所以值存在一个,被三个售票窗口共享
        int ticket=100;
        public void run() {
            //模拟售票
            while(true) {
                //如果票数大于0,继续售票
                
                //加入同步锁
                synchronized(this) {
                if(ticket>0) {
                    //为了让线程安全问题效果明显些,加入线程定时休眠Thread.sleep()
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //Thread.currentThread()是线程获取当前线程对象的方法    getName()获取调用者的线程名
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在售票:"+ticket--);
                    }
                }
            }
    
        }
    **********************************************
    运行几次,发现运行结果中没有出现负数和0

    同步方法:在方法声明上加上synchronized

    public synchronized void method(){

        可能会产生线程安全问题的代码

    }  

    同步方法中的锁对象是 this(即调用者对象)

    静态同步方法: 在方法声明上加上static synchronized

    public static synchronized void method(){

    可能会产生线程安全问题的代码

    }

    静态同步方法中的锁对象是 类名.class(因为在加载类文件的时候,静态同步方法由于是静态的也被加载进内存了,类名.class的加载优先级高于静态方法)

    同步代码块:在需要同步的代码外面包上一个synchronized

    (Object o){

        可能会产生线程安全问题的代码

    } 

    同步代码块中的所对象可以是任意对象

    死锁

    同步锁使用的弊端:当线程任务中出现了多个同步(多个锁)时,如果同步中嵌套了其他的同步。这时容易引发一种现象:程序出现无限等待,这种现象我们称为死锁。这种情况能避免就避免掉。

    synchronzied(A锁){

      synchronized(B锁){

             

      }

    }

     

    /**
    *
    *创建锁对象
    *
    */
    public class Lock {
    //这里用private封装,为了不让外面随便造锁,限制只能有A,B锁个一把,这样容易出现死锁
    //即A同学和B同学想相互串门,可是没人只有一把自己房间的钥匙,而且各自都不愿意先给,于是死锁
    private Lock() {};
    public static final Object lockA =new Object();
    public static final Object lockB = new Object();
    //这里使用static 为了让外界可以通过类名调用成员变量lockA和lockB
    //因为外面无法创建Lock对象,为了让外面在不创对象的情况下调用,加了static,通过类名加变量名访问
    }

    /**
    * 线程任务类
    *
    */
    import java.util.Random;

    public class ThreadTask implements Runnable {
    int x = new Random().nextInt(1);//用随机数随机获取0、1,来模拟CPU随机分配执行权的行为
    @Override
    public void run() {
    while(true) {
    if(x%2==0) {
    //情况一
    // 先执行A再执行B:即A同学先拿了A门的钥匙去开A门,然后打算开B门
    synchronized(Lock.lockA) {
    System.out.println("A同学...开A门");
    synchronized(Lock.lockB) {
    System.out.println("A同学...开B门");
    }
    }
    }else {
    //情况二
    // 先执行B执行A:B同学先拿了B门的钥匙,去开B门,然后打算开A门
    synchronized(Lock.lockB) {
    System.out.println("B同学...开B门");
    synchronized(Lock.lockA) {
    System.out.println("B同学...开A门");
    }
    }
    }
    x++;
    }

    }

    /**
    *
    * 线程测试类
    *
    */
    public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建Runnable的实现类对象
    ThreadTask tt = new ThreadTask();
    //把Runnable实现类对象加入线程中,创建2个线程
    Thread t1 = new Thread(tt);
    Thread t2 = new Thread(tt);
    t1.start();
    t2.start();

    }
    *********************************************************
    输出结果:A同学...开A门
         A同学...开B门
         B同学...开B门
         B同学...开A门
         A同学...开A门
         B同学...开B门
    结论:A同学或者B同学,一个人先后拿走两把钥匙时,线程是正常运行的,一旦A拿了A锁进去A门的时候,CPU突然让B开始执行,让B拿了B锁进入B门,结果A需要B锁,B也需要A锁,两者又不能后退
    于是死锁现象发生了。


    等待唤醒机制

    线程之间的通信:多个线程在处理同一个资源,但是处理的动作(线程的任务)却不相同。通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即等待唤醒机制

    synchronized与static synchronized 的区别

    synchronized是对类的当前实例进行加锁,防止其他线程同时访问该类的该实例的所有synchronized块,注意这里是“ 类的当前实例 ”,类的两个不同实例就没有这种约束了。那么static synchronized恰好就是要控制类的所有实例的访问了,static synchronized是限制线程同时访问jvm中该类的所有实例同时访问对应的代码块。实际上,在类中某方法或某代码块中有 synchronized,那么在生成一个该类实例后,该类也就有一个监视块,放置线程并发访问该实例synchronized保护块, 而 static synchronized 则是所有该类的实例公用一个监视块了 ,也就是两个的区别了,也就是synchronized相当于this.synchronized,而staticsynchronized相当于Something.synchronized.

    pulbic class Something(){

    public synchronized void isSyncA(){}

    public synchronized void isSyncB(){}

    public static synchronized void cSyncA(){}

    public static synchronized void cSyncB(){}

    }

    注解:该列子来自一个日本作者-结成浩的《java多线程设计模式》

    那么,假如有Something类的两个实例a与b,那么下列组方法何以被1个以上线程同时访问呢

    a.   x.isSyncA()与x.isSyncB() 

    b.   x.isSyncA()与y.isSyncA()

    c.   x.cSyncA()与y.cSyncB()

    d.   x.isSyncA()与Something.cSyncA()

    这里,很清楚的可以判断:

    a,都是对同一个实例的synchronized域访问,因此不能被同时访问

    b,是针对不同实例的,因此可以同时被访问

    c,因为是staticsynchronized,所以不同实例之间仍然会被限制,相当于Something.isSyncA()与   Something.isSyncB()了,因此不能被同时访问。

    那么,第d呢?,书上的 答案是可以被同时访问的,答案理由是synchronzied的是实例方法与synchronzied的类方法由于锁定(lock)不同的原因。

    个人分析也就是synchronized 与static synchronized 相当于两帮派,各自管各自,相互之间就无约束了,可以被同时访问。 后面一部分将详细分析 synchronzied 是怎么样实现的 。

    结论 :

    A: synchronized static是某个类的范围,synchronized static cSync{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。

    B: synchronized 是某实例的范围,synchronized isSync(){}防止多个线程同时访问这个实例中的synchronized 方法。

    2、synchronized方法与synchronized代码快的区别        synchronizedmethods(){}与 synchronized(this){}之间没有什么区别,只是 synchronized methods(){} 便于阅读理解,而 synchronized ( this){}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。


    3 、synchronized

    关键字是不能继承的

    也就是说,基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){},而是变成了f(){}。继承类需要你显式的指定它的某个方法为synchronized方法;

    4、从源代码详细理解synchronized关键字(参考Observable类源码)

    Java中的Observer模式,看了其中的Observable类的源码,发现里面几乎所有的方法都用了synchronized关键字(不是全部),其中个别用了synchronized(this){}的区块

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