Java線程安全和鎖Synchronized知識點詳解
一、進程與線程的概念
（1）在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，程序并不能獨立運行，作為資源分配和獨立運行的基本單位都是進程。
在未配置 OS 的系統(tǒng)中，程序的執(zhí)行方式是順序執(zhí)行，即必須在一個程序執(zhí)行完后，才允許另一個程序執(zhí)行；在多道程序環(huán)境下，則允許多個程序并發(fā)執(zhí)行。程序的這兩種執(zhí)行方式間有著顯著的不同。也正是程序并發(fā)執(zhí)行時的這種特征，才導致了在操作系統(tǒng)中引入進程的概念。
自從在 20 世紀 60 年代人們提出了進程的概念后，在 OS 中一直都是以進程作為能擁有資源和獨立運行的基本單位的。直到 20 世紀 80 年代中期，人們又提出了比進程更小的能獨立運行的基本單位——線程(Thread)，試圖用它來提高系統(tǒng)內(nèi)程序并發(fā)執(zhí)行的程度，從而可進一步提高系統(tǒng)的吞吐量。特別是在進入 20 世紀 90 年代后，多處理機系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，線程能比進程更好地提高程序的并行執(zhí)行程度，充分地發(fā)揮多處理機的優(yōu)越性，因而在近幾年所推出的多處理機 OS 中也都引入了線程，以改善 OS 的性能。
（2）下圖是來自知乎用戶的解釋：Java線程安全和鎖Synchronized概念
通過上述的大致了解，基本知道線程和進程是干什么的了，那么我們下邊給進程和線程總結(jié)一下概念：
（3）進程（Process）是計算機中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在早期面向進程設(shè)計的計算機結(jié)構(gòu)中，進程是程序的基本執(zhí)行實體；在當代面向線程設(shè)計的計算機結(jié)構(gòu)中，進程是線程的容器。程序是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述，進程是程序的實體。
（4）線程，有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process，LWP），是程序執(zhí)行流的最小單元。線程是程序中一個單一的順序控制流程。進程內(nèi)一個相對獨立的、可調(diào)度的執(zhí)行單元，是系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派CPU的基本單位指運行中的程序的調(diào)度單位。在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。
（5）進程和線程的關(guān)系：
Java線程安全和鎖Synchronized概念
二、Java實現(xiàn)多線程方式
（1）繼承Thread，重寫run（）方法
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println(this.currentThread().getName());
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); //線程啟動的正確方式
}
}
輸出結(jié)果：
Thread-0
Thread-0
Thread-0
...
另外，要明白啟動線程的是start（）方法而不是run（）方法，如果用run（）方法，那么他就是一個普通的方法執(zhí)行了。
（2）實現(xiàn)Runable接口
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("123");
}
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable, "t1");
thread.start();
}
}
三、線程安全
線程安全概念：當多個線程訪問某一個類（對象或方法）時，這個類始終能表現(xiàn)出正確的行為，那么這個類（對象或方法）就是線程安全的。
線程安全就是多線程訪問時，采用了加鎖機制，當一個線程訪問該類的某個數(shù)據(jù)時，進行保護，其他線程不能進行訪問直到該線程讀取完，其他線程才可使用。不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或者數(shù)據(jù)污染。 線程不安全就是不提供數(shù)據(jù)訪問保護，有可能出現(xiàn)多個線程先后更改數(shù)據(jù)造成所得到的數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)。這里的加鎖機制常見的如：synchronized
四、synchronized修飾符
（1）synchronized：可以在任意對象及方法上加鎖，而加鎖的這段代碼稱為“互斥區(qū)”或“臨界區(qū)”。
（2）不使用synchronized實例（代碼A）：
public class MyThread extends Thread {
private int count = 5;
@Override
public void run() {
count--;
System.out.println(this.currentThread().getName() + " count:" + count);
}
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");
Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");
Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");
Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");
Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread4.start();
thread5.start();
}
}
輸出的一種結(jié)果如下：
thread3 count:2 thread4 count:1 thread1 count:2 thread2 count:3 thread5 count:0
可以看到，上述的結(jié)果是不正確的，這是因為，多個線程同時操作run（）方法，對count進行修改，進而造成錯誤。
（3）使用synchronized實例（代碼B）：
public class MyThread extends Thread {
private int count = 5;
@Override
public synchronized void run() {
count--;
System.out.println(this.currentThread().getName() + " count:" + count);
}
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");
Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");
Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");
Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");
Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
thread4.start();
thread5.start();
}
}
輸出結(jié)果：
thread1 count:4 thread2 count:3 thread3 count:2 thread5 count:1 thread4 count:0
可以看出代碼A和代碼B的區(qū)別就是在run（）方法上加上了synchronized修飾。
說明如下：
當多個線程訪問MyThread 的run方法的時候，如果使用了synchronized修飾，那個多線程就會以排隊的方式進行處理（這里排隊是按照CPU分配的先后順序而定的），一個線程想要執(zhí)行synchronized修飾的方法里的代碼，首先是嘗試獲得鎖，如果拿到鎖，執(zhí)行synchronized代碼體的內(nèi)容，如果拿不到鎖的話，這個線程就會不斷的嘗試獲得這把鎖，直到拿到為止，而且多個線程同時去競爭這把鎖，也就是會出現(xiàn)鎖競爭的問題。
五、一個對象有一把鎖！多個線程多個鎖！
何為，一個對象一把鎖，多個線程多個鎖！首先看一下下邊的實例代碼（代碼C）：
public class MultiThread {
private int num = 200;
public synchronized void printNum(String threadName, String tag) {
if (tag.equals("a")) {
num = num - 100;
System.out.println(threadName + " tag a,set num over!");
} else {
num = num - 200;
System.out.println(threadName + " tag b,set num over!");
}
System.out.println(threadName + " tag " + tag + ", num = " + num);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();
final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
multiThread1.printNum("thread1", "a");
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
multiThread2.printNum("thread2", "b");
}
}).start();
}
}
輸出結(jié)果：
thread1 tag a,set num over! thread1 tag a, num = 100 thread2 tag b,set num over! thread2 tag b, num = 0
可以看出，有兩個對象：multiThread1和multiThread2，如果多個對象使用同一把鎖的話，那么上述執(zhí)行的結(jié)果就應該是：thread2 tag b, num = -100，因此，是每一個對象擁有該對象的鎖的。
關(guān)鍵字synchronized取得的鎖都是對象鎖，而不是把一段代碼或方法當做鎖，所以上述實例代碼C中哪個線程先執(zhí)行synchronized 關(guān)鍵字的方法，那個線程就持有該方法所屬對象的鎖，兩個對象，線程獲得的就是兩個不同對象的不同的鎖，他們互不影響的。
那么，我們在正常的場景的時候，肯定是有一種情況的就是，所有的對象會對一個變量count進行操作，那么如何實現(xiàn)哪？很簡單就是加static，我們知道，用static修改的方法或者變量，在該類的所有對象是具有相同的引用的，這樣的話，無論實例化多少對象，調(diào)用的都是一個方法，代碼如下（代碼D）：
public class MultiThread {
private static int num = 200;
public static synchronized void printNum(String threadName, String tag) {
if (tag.equals("a")) {
num = num - 100;
System.out.println(threadName + " tag a,set num over!");
} else {
num = num - 200;
System.out.println(threadName + " tag b,set num over!");
}
System.out.println(threadName + " tag " + tag + ", num = " + num);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();
final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
multiThread1.printNum("thread1", "a");
}
}).start();
Thread.sleep(5000);
System.out.println("等待5秒，確保thread1已經(jīng)執(zhí)行完畢！");
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
multiThread2.printNum("thread2", "b");
}
}).start();
}
}
輸出結(jié)果：
thread1 tag a,set num over!
thread1 tag a, num = 100
等待5秒，確保thread1已經(jīng)執(zhí)行完畢！
thread2 tag b,set num over!
thread2 tag b, num = -100
可以看出，對變量和方法都加上了static修飾，就可以實現(xiàn)我們所需要的場景，同時也說明了，對于非靜態(tài)static修飾的方法或變量，是一個對象一把鎖的。
六、對象鎖的同步和異步
（1）同步：synchronized
同步的概念就是共享，我們要知道“共享”這兩個字，如果不是共享的資源，就沒有必要進行同步，也就是沒有必要進行加鎖；
同步的目的就是為了線程的安全，其實對于線程的安全，需要滿足兩個最基本的特性：原子性和可見性;
（2）異步：asynchronized
異步的概念就是獨立，相互之間不受到任何制約，兩者之間沒有任何關(guān)系。
（3）示例代碼：
public class MyObject {
public void method() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) {
final MyObject myObject = new MyObject();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
myObject.method();
}
}, "t1");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
myObject.method();
}
}, "t2");
t1.start();
t2.start();
}
}
上述代碼中method（）就是異步的方法，同時感謝大家對腳本之家的支持。
相關(guān)文章
IntelliJ?IDEA?2022.1.1創(chuàng)建java項目的詳細方法步驟
最近安裝了IntelliJ IDEA 2022.1.1,發(fā)現(xiàn)新版本的窗口還有些變化的,所以下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于IntelliJ?IDEA?2022.1.1創(chuàng)建java項目的詳細方法步驟,文中通過圖文介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下2022-07-07
Java日志logback的使用配置和logback.xml解讀
這篇文章主要介紹了Java日志logback的使用配置和logback.xml解讀，具有很好的價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2023-06-06
SpringBoot?整合?Elasticsearch?實現(xiàn)海量級數(shù)據(jù)搜索功能
這篇文章主要介紹了SpringBoot?整合?Elasticsearch?實現(xiàn)海量級數(shù)據(jù)搜索,本文主要圍繞?SpringBoot?整合?ElasticSearch?接受數(shù)據(jù)的插入和搜索使用技巧，在實際的使用過程中，版本號尤其的重要，不同版本的?es，對應的?api?是不一樣，需要的朋友可以參考下2022-07-07
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于java實現(xiàn)即時通信的完整步驟，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧2020-09-09
java實現(xiàn)基于SGIP協(xié)議開發(fā)聯(lián)通短信的方法
這篇文章主要介紹了java實現(xiàn)基于SGIP協(xié)議開發(fā)聯(lián)通短信的方法,涉及java短信發(fā)送的相關(guān)實現(xiàn)技巧,具有一定參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2015-07-07
這篇文章主要介紹了如何使用Spring工具類動態(tài)匹配url,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2019-12-12
JNDI是Java EE的重要部分，本文主要介紹了Java之JNDI注入的實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-11-11
這篇文章主要介紹了spring如何解決循環(huán)依賴，幫助大家更好的理解和使用spring框架，感興趣的朋友可以了解下2020-09-09
在軟件開發(fā)中，算法是非常重要的一部分，它們可以提供高效的數(shù)據(jù)處理和操作，這篇文章主要為大家介紹了Collections?工具類集合框架中常用算法，感興趣的可以了解一下2023-06-06
本篇文章主要介紹了詳解Spring Boot集成MyBatis（注解方式），小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧2017-05-05