一、同步問(wèn)題提出

線程的同步是為了防止多個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)造成的破壞。

例如：兩個(gè)線程ThreadA、ThreadB都操作同一個(gè)對(duì)象Foo對(duì)象，并修改Foo對(duì)象上的數(shù)據(jù)。

package cn.thread;

public class Foo {
  private int x = 100;

  public int getX() {
    return x;
  }

  public int fix(int y) {
    x = x - y;
    return x;
  }
}

package cn.thread;

public class MyRunnable implements Runnable {
  private Foo foo = new Foo();

  public static void main(String[] args) {
    MyRunnable run = new MyRunnable();
    Thread ta = new Thread(run, "Thread-A");
    Thread tb = new Thread(run, "Thread-B");
    ta.start();
    tb.start();
  }

  public void run() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
      this.fix(30);
      try {
        Thread.sleep(1);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= " + foo.getX());
    }
  }

  public int fix(int y) {
    return foo.fix(y);
  }

}

運(yùn)行結(jié)果：

Thread-B : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= 40
Thread-A : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= 40
Thread-B : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= -20
Thread-A : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= -20
Thread-B : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= -80
Thread-A : 當(dāng)前foo對(duì)象的x值= -80

從結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這樣的輸出值明顯是不合理的。原因是兩個(gè)線程不加控制的訪問(wèn)Foo對(duì)象并修改其數(shù)據(jù)所致。

如果要保持結(jié)果的合理性，只需要達(dá)到一個(gè)目的，就是將對(duì)Foo的訪問(wèn)加以限制，每次只能有一個(gè)線程在訪問(wèn)。這樣就能保證Foo對(duì)象中數(shù)據(jù)的合理性了。

在具體的Java代碼中需要完成一下兩個(gè)操作：

把競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)的資源類(lèi)Foo變量x標(biāo)識(shí)為private；

同步哪些修改變量的代碼，使用synchronized關(guān)鍵字同步方法或代碼。

package cn.thread;

public class Foo2 {
  private int x = 100;

  public int getX() {
    return x;
  }

  //同步方法
  public synchronized int fix(int y) {
    x = x - y;
    System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName() + "運(yùn)行結(jié)束，減少“" + y
        + "”，當(dāng)前值為：" + x);
    return x;
  }
  
//  //同步代碼塊
//  public int fix(int y) {
//    synchronized (this) {
//      x = x - y;
//      System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName() + "運(yùn)行結(jié)束，減少“" + y
//          + "”，當(dāng)前值為：" + x);
//    }
//    
//    return x;
//  }

}

package cn.thread;

public class MyRunnable2 {

  public static void main(String[] args) {
    MyRunnable2 run = new MyRunnable2();
    Foo2 foo2=new Foo2();
    
    MyThread t1 = run.new MyThread("線程A", foo2, 10);
    MyThread t2 = run.new MyThread("線程B", foo2, -2);
    MyThread t3 = run.new MyThread("線程C", foo2, -3);
    MyThread t4 = run.new MyThread("線程D", foo2, 5);
    
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    t4.start();
  }
  
  class MyThread extends Thread {
    private Foo2 foo2;
    /**當(dāng)前值*/
    private int y = 0;
    
    MyThread(String name, Foo2 foo2, int y) {
      super(name);
      this.foo2 = foo2;
      this.y = y;
    }

    public void run() {
      foo2.fix(y);
    }
  }

}

線程線程A運(yùn)行結(jié)束，減少“10”，當(dāng)前值為：90
線程線程C運(yùn)行結(jié)束，減少“-3”，當(dāng)前值為：93
線程線程B運(yùn)行結(jié)束，減少“-2”，當(dāng)前值為：95
線程線程D運(yùn)行結(jié)束，減少“5”，當(dāng)前值為：90

二、同步和鎖定

1、鎖的原理

Java中每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)內(nèi)置鎖。

當(dāng)程序運(yùn)行到非靜態(tài)的synchronized同步方法上時(shí)，自動(dòng)獲得與正在執(zhí)行代碼類(lèi)的當(dāng)前實(shí)例（this實(shí)例）有關(guān)的鎖。獲得一個(gè)對(duì)象的鎖也稱為獲取鎖、鎖定對(duì)象、在對(duì)象上鎖定或在對(duì)象上同步。

當(dāng)程序運(yùn)行到synchronized同步方法或代碼塊時(shí)該對(duì)象鎖才起作用。

一個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖。所以，如果一個(gè)線程獲得該鎖，就沒(méi)有其他線程可以獲得鎖，直到第一個(gè)線程釋放（或返回）鎖。這也意味著任何其他線程都不能進(jìn)入該對(duì)象上的synchronized方法或代碼塊，直到該鎖被釋放。

釋放鎖是指持鎖線程退出了synchronized同步方法或代碼塊。

關(guān)于鎖和同步，有一下幾個(gè)要點(diǎn)：

1）、只能同步方法，而不能同步變量和類(lèi)；

2）、每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖；當(dāng)提到同步時(shí)，應(yīng)該清楚在什么上同步？也就是說(shuō)，在哪個(gè)對(duì)象上同步？

3）、不必同步類(lèi)中所有的方法，類(lèi)可以同時(shí)擁有同步和非同步方法。

4）、如果兩個(gè)線程要執(zhí)行一個(gè)類(lèi)中的synchronized方法，并且兩個(gè)線程使用相同的實(shí)例來(lái)調(diào)用方法，那么一次只能有一個(gè)線程能夠執(zhí)行方法，另一個(gè)需要等待，直到鎖被釋放。也就是說(shuō)：如果一個(gè)線程在對(duì)象上獲得一個(gè)鎖，就沒(méi)有任何其他線程可以進(jìn)入（該對(duì)象的）類(lèi)中的任何一個(gè)同步方法。

5）、如果線程擁有同步和非同步方法，則非同步方法可以被多個(gè)線程自由訪問(wèn)而不受鎖的限制。

6）、線程睡眠時(shí)，它所持的任何鎖都不會(huì)釋放。

7）、線程可以獲得多個(gè)鎖。比如，在一個(gè)對(duì)象的同步方法里面調(diào)用另外一個(gè)對(duì)象的同步方法，則獲取了兩個(gè)對(duì)象的同步鎖。

8）、同步損害并發(fā)性，應(yīng)該盡可能縮小同步范圍。同步不但可以同步整個(gè)方法，還可以同步方法中一部分代碼塊。

9）、在使用同步代碼塊時(shí)候，應(yīng)該指定在哪個(gè)對(duì)象上同步，也就是說(shuō)要獲取哪個(gè)對(duì)象的鎖。例如：

public int fix(int y) {
   synchronized (this) {
      x = x - y;
   }
   return x;
}

當(dāng)然，同步方法也可以改寫(xiě)為非同步方法，但功能完全一樣的，例如：

public synchronized int getX() {
   return x++;
}

與

public int getX() {
   synchronized (this) {
      return x++;
   }
}

效果是完全一樣的。

三、靜態(tài)方法同步

要同步靜態(tài)方法，需要一個(gè)用于整個(gè)類(lèi)對(duì)象的鎖，這個(gè)對(duì)象就是這個(gè)類(lèi)（XXX.class)。

例如：

public static synchronized int setName(String name){
   Xxx.name = name;
}

等價(jià)于

public static int setName(String name){
   synchronized(Xxx.class){
      Xxx.name = name;
   }
}

四、如果線程不能獲得鎖會(huì)怎么樣

如果線程試圖進(jìn)入同步方法，而其鎖已經(jīng)被占用，則線程在該對(duì)象上被阻塞。實(shí)質(zhì)上，線程進(jìn)入該對(duì)象的的一種池中，必須在哪里等待，直到其鎖被釋放，該線程再次變?yōu)榭蛇\(yùn)行或運(yùn)行為止。

當(dāng)考慮阻塞時(shí)，一定要注意哪個(gè)對(duì)象正被用于鎖定：

1、調(diào)用同一個(gè)對(duì)象中非靜態(tài)同步方法的線程將彼此阻塞。如果是不同對(duì)象，則每個(gè)線程有自己的對(duì)象的鎖，線程間彼此互不干預(yù)。

2、調(diào)用同一個(gè)類(lèi)中的靜態(tài)同步方法的線程將彼此阻塞，它們都是鎖定在相同的Class對(duì)象上。

3、靜態(tài)同步方法和非靜態(tài)同步方法將永遠(yuǎn)不會(huì)彼此阻塞，因?yàn)殪o態(tài)方法鎖定在Class對(duì)象上，非靜態(tài)方法鎖定在該類(lèi)的對(duì)象上。

4、對(duì)于同步代碼塊，要看清楚什么對(duì)象已經(jīng)用于鎖定（synchronized后面括號(hào)的內(nèi)容）。在同一個(gè)對(duì)象上進(jìn)行同步的線程將彼此阻塞，在不同對(duì)象上鎖定的線程將永遠(yuǎn)不會(huì)彼此阻塞。

五、何時(shí)需要同步

在多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)互斥（可交換）數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該同步以保護(hù)數(shù)據(jù)，確保兩個(gè)線程不會(huì)同時(shí)修改更改它。

對(duì)于非靜態(tài)字段中可更改的數(shù)據(jù)，通常使用非靜態(tài)方法訪問(wèn)。

對(duì)于靜態(tài)字段中可更改的數(shù)據(jù)，通常使用靜態(tài)方法訪問(wèn)。

如果需要在非靜態(tài)方法中使用靜態(tài)字段，或者在靜態(tài)字段中調(diào)用非靜態(tài)方法，問(wèn)題將變得非常復(fù)雜。已經(jīng)超出SJCP考試范圍了。

六、線程安全類(lèi)

當(dāng)一個(gè)類(lèi)已經(jīng)很好的同步以保護(hù)它的數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)類(lèi)就稱為“線程安全的”。

即使是線程安全類(lèi)，也應(yīng)該特別小心，因?yàn)椴僮鞯木€程是間仍然不一定安全。

七、線程同步小結(jié)

1、線程同步的目的是為了保護(hù)多個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)資源時(shí)對(duì)資源的破壞。

2、線程同步方法是通過(guò)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)對(duì)象都有切僅有一個(gè)鎖，這個(gè)鎖與一個(gè)特定的對(duì)象關(guān)聯(lián)，線程一旦獲取了對(duì)象鎖，其他訪問(wèn)該對(duì)象的線程就無(wú)法再訪問(wèn)該對(duì)象的其他同步方法。

3、對(duì)于靜態(tài)同步方法，鎖是針對(duì)這個(gè)類(lèi)的，鎖對(duì)象是該類(lèi)的Class對(duì)象。靜態(tài)和非靜態(tài)方法的鎖互不干預(yù)。一個(gè)線程獲得鎖，當(dāng)在一個(gè)同步方法中訪問(wèn)另外對(duì)象上的同步方法時(shí)，會(huì)獲取這兩個(gè)對(duì)象鎖。

4、對(duì)于同步，要時(shí)刻清醒在哪個(gè)對(duì)象上同步，這是關(guān)鍵。

5、編寫(xiě)線程安全的類(lèi)，需要時(shí)刻注意對(duì)多個(gè)線程競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)資源的邏輯和安全做出正確的判斷，對(duì)“原子”操作做出分析，并保證原子操作期間別的線程無(wú)法訪問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)資源。

6、當(dāng)多個(gè)線程等待一個(gè)對(duì)象鎖時(shí)，沒(méi)有獲取到鎖的線程將發(fā)生阻塞。

7、死鎖是線程間相互等待鎖鎖造成的，在實(shí)際中發(fā)生的概率非常的小。真讓你寫(xiě)個(gè)死鎖程序，不一定好使，呵呵。但是，一旦程序發(fā)生死鎖，程序?qū)⑺赖簟?br />

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