0037 Java学习笔记-多线程-同步代码块、同步方法、同步锁

什么是同步

• 在上一篇0036 Java学习笔记-多线程-创建线程的三种方式示例代码中，实现Runnable创建多条线程，输出中的结果中会有错误，比如一张票卖了两次，有的票没卖的情况，因为线程对象被多条线程访问，一条线程在执行一个循环的过程中被中断，下一个线程则出现错误
• 因此，线程任务中可能引起错误的地方应当被一次执行完毕

同步代码块

• 用同步代码块改写上面的代码

package testpack;

public class Test1  { 
    public static void main(String[] args){ 
    	System.out.println("现在是主线程： "+Thread.currentThread()); 
    	System.out.println("下面新建两个线程");
    	A a=new A(500); 
    	new Thread(a,"线程A").start(); 
    	new Thread(a,"线程B").start();
    	new Thread(a,"线程C").start();
    }
}
class A implements Runnable{
	private int tickets;
	A (int tick){
		tickets=tick;
	}
	private Object obj=new Object();              //同步监视器
	public void run() {
		synchronized(obj){                        //同步代码块
			for (;tickets>0;tickets--) {
				System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread()+" 卖出第 "+tickets+" 张票。");
				try{
					Thread.sleep(1);              //让当前线程暂停1毫秒，其他线程也不能执行该同步代码块
				}catch(InterruptedException ex){
					ex.printStackTrace();
				}
				if (tickets==1){
					System.out.println("票已卖完，当前线程是： "+Thread.currentThread());
				}
			}
		}
		
	}
}

• 同步监视器，就是一个普通的对象，就像一把锁，只有获得了同步监视器的线程才能执行同步代码块。
• 同步代码块执行一次完毕后，将会释放锁，接下来是这条线程拿到同步锁，还是其他其他线程，则不一定，根据线程调度而定，但是在同步代码块执行过程中，不会被中断，一个同步任务会被一次执行完毕

同步方法

• 在同步代码块中，synchonized关键字在run()方法内部，修饰的是一段代码，也可以用来修饰run()方法，也就是同步方法
• synchronized不只可以修饰run()方法，还可以修饰其他方法，只要是需要一次同步完成的任务，然后再在run()方法中被调用
• 同步方法中有一个隐式的同步监视器，就是this，也就是调用run()方法(或同步方法)的这个对象
• 还是上面的实例，用同步方法改写

package testpack;

public class Test1  { 
    public static void main(String[] args){ 
    	System.out.println("现在是主线程： "+Thread.currentThread()); 
    	System.out.println("下面新建两个线程");
    	A a=new A(500);
    	new Thread(a,"线程A").start();
    	new Thread(a,"线程B").start();
    	new Thread(a,"线程C").start();
    }
}
class A implements Runnable{
	private int tickets;
	A (int tick){
		tickets=tick;
	}
	public synchronized void run() {                                    //同步方法
			for (;tickets>0;tickets--) {
				System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread()+" 卖出第 "+tickets+" 张票。");
				try{
					Thread.sleep(1);
				}catch(InterruptedException ex){
					ex.printStackTrace();
				}
				if (tickets==1){
					System.out.println("票已卖完，当前线程是： "+Thread.currentThread());
				}
			}
		
	}
}

释放同步监视器

• 当前线程的同步任务(同步方法、同步代码块)执行完毕
• 在同步任务中，遇到break、return，终止了同步任务
• 在同步任务中，出现Error、Exception等，导致同步任务结束
• 在同步任务中，执行了同步监视器对象的wait()方法，则当前线程暂停，并释放同步监视器
• 不会释放同步监视器的情况：
  • 同步任务中，调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法来暂停当前线程的执行
  • 同步任务中，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起

同步锁

• 除了可以用new Object()和this作同步监视器往外，还可以定义专门的同步锁，且功能更加强
• Lock接口
  • ReentrantLock实现类
• ReadWriteLock
  • ReentrantReadWriteLock实现类
  • ReentrantReadWriteLock.ReadLock
  • ReentrantReadWriteLock.WriteLock
• StampedLock
• 示例：用ReentrantLock改写上面的代码

package testpack;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Test1  { 
    public static void main(String[] args){ 
    	System.out.println("现在是主线程： "+Thread.currentThread()); 
    	System.out.println("下面新建两个线程");
    	A a=new A(50);
    	new Thread(a,"线程A").start();
    	new Thread(a,"线程B").start();
    	new Thread(a,"线程C").start();
    }
}
class A implements Runnable{
	private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();    //定义一个同步锁
	private int tickets;
	A (int tick){
		tickets=tick;
	}
	public void run() {
			lock.lock();                                     //加锁
			for (;tickets>0;tickets--) {
				System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread()+" 卖出第 "+tickets+" 张票。");
				if (tickets==1){
					System.out.println("票已卖完，当前线程是： "+Thread.currentThread());
				}
			}
			lock.unlock();                                    //释放锁
	}
}

死锁

• 两个线程各拿一把锁，下一步运行都需要对方手里那把锁，但都拿不到，则造成死锁，程序不能继续执行

package testpack;
public class Test1  { 
    public static void main(String[] args){ 
    	DeadLock dl=new DeadLock();
    	new Thread(dl).start();
    	dl.init();
    }
}
class DeadLock implements Runnable {
	A a=new A();
	B b=new B();
	public void init(){
		a.a1(b);
		System.out.println("进入主线程");
	}
	public void run(){
		b.b1(a);
		System.out.println("进入子线程");
	}
}
class A {
	public synchronized void a1(B b){
		System.out.println("当前线程是："+Thread.currentThread().getName()+" ，正在执行a1()");
		try{
			Thread.sleep(10);
		}catch(InterruptedException ex){
			ex.printStackTrace();
		}
		System.out.println("当前线程是："+Thread.currentThread().getName()+" ，准备调用b2()");
		b.b2();   //b2方法是同步方法，调用该方法要对调用的对象b加锁
	}
	public synchronized void a2(){
		System.out.println("这是a2()方法");
	}
}
class B{
	
	public synchronized void b1(A a){
		System.out.println("当前线程是："+Thread.currentThread().getName()+" ，正在执行b1()");
		try{
			Thread.sleep(10);
		}catch(InterruptedException ex){
			ex.printStackTrace();
		}
		System.out.println("当前线程是："+Thread.currentThread().getName()+" ，准备调用a2()");
		a.a2();   //a2方法是同步方法，调用该方法要对调用的对象a加锁
	}
	
	public synchronized void b2(){
		System.out.println("这是b2()方法");
	}
}

• 上面在调用a.a2()和b.b2()方法时，分别要对a对象和b对象加锁，但这时，a、b对象的锁都在对方手里，造成两个线程阻塞

其他

• 可变类的线程安全是以降低程序的运行效率为代价的
• 不要对线程安全类的所有方法都进行同步，只对那些改变共享资源的方法进行同步
• 如果一个类有单线程和多线程运行环境，那么应该提供两种版本，就是StringBuilder(单线程)和StringBuffer(多线程)一样