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  • JAVA多线程(五):线程同步(一)线程的同步

    1 问题的提出

    多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
    多个线程对账本的共享,会造成操作的不完整性,会破坏数据。

    2  模拟火车站售票程序,开启三个窗口售票

     

     

    1. 多线程出现了安全问题
    2. 问题的原因:
    当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
    3. 解决办法:
    对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。 

    3 Synchronized的使用方法

    Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式:同步机制
    1. 同步代码块:
      synchronized (对象){
        // 需要被同步的代码;
      }
    2. synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法为同步方法。
      例如:
      public synchronized void show (String name){
        ….
      }
     
    3.1 分析同步原理

    3.2 同步机制中的锁 

    同步锁机制:
      在《Thinking in Java》中,是这么说的:对于并发工作,你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源(其实就是共享资源竞争)。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时,在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源,使其他任务在其被解锁之前,就无法访问它了,而在其被解锁之时,另一个任务就可以锁定并使用它了。
    synchronized的锁是什么?
      任意对象都可以作为同步锁。所有对象都自动含有单一的锁(监视器)。
      同步方法的锁:静态方法(类名.class)、非静态方法(this)
      同步代码块:自己指定,很多时候也是指定为this或类名.class
    注意:
      必须确保使用同一个资源的多个线程共用一把锁,这个非常重要,否则就无法保证共享资源的安全
      一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁(类名.class),所有非静态方法共用同一把锁(this),同步代码块(指定需谨慎)

    3.3 同步的范围

    1、如何找问题,即代码是否存在线程安全?(非常重要)
      (1)明确哪些代码是多线程运行的代码
      (2)明确多个线程是否有共享数据
      (3)明确多线程运行代码中是否有多条语句操作共享数据
    2、如何解决呢?(非常重要)
      对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
      即所有操作共享数据的这些语句都要放在同步范围中
    3、切记:
      范围太小:没锁住所有有安全问题的代码
      范围太大:没发挥多线程的功能。

    3.4 释放锁的操作

    当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
    当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
    当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束。
    当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。

    3.5 不会释放锁的操作

    线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
     
    线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。
      应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

    3.6 单例设计模式之懒汉式(线程安全) 

    3.7 线程的死锁问题 

    死锁
      不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
      出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所有的线程都处于阻塞状态,无法继续
    解决方法
      专门的算法、原则
      尽量减少同步资源的定义
      尽量避免嵌套同步

     4 Lock(锁) 

      从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
      java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
      ReentrantLock 类实现了 Lock ,它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。

     5 synchronized 与 Lock 的对比

    1. Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁),synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放
    2. Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
    3. 使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
    优先使用顺序:
    Lock --》同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)--》同步方法(在方法体之外)
     
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