Java 多线程（四）——线程同步（synchronized、ReentrantLock）

心已赠人 2022-01-11 08:47 413阅读 0赞

***同步，是指协同步调，按预定的先后次序进行运行。而不是从字面上理解的“一起工作”。***

# **1 一个线程安全问题** #

银行取钱问题：使用两个线程来模拟两个人对同一账户取钱操作。

package thread;/**
     * Created by Zen9 on 2016/3/9.
     */public class DrawTest {
        public static void main(String[] args) {        //创建一个账户
            Account account = new Account(1000);        //模拟两个线程对同一个账户取钱
            new DrawThread("A",account,800).start();        new DrawThread("B",account,800).start();
        }
    }//账户class Account{    //余额
        private double balance;    public Account(double balance){        this.balance = balance;
        }    public double getBalance() {        return balance;
        }    public void setBalance(double balance) {        this.balance = balance;
        }    public void draw(double drawAmount){        if (balance >= drawAmount){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);            try{
                    Thread.sleep(1);
                }catch (InterruptedException ex){
                    ex.printStackTrace();
                }
                balance -= drawAmount;
                System.out.println("余额为：" + balance);
            }else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
            }
        }
    }//取钱线程class DrawThread extends Thread{    private Account account;    private double drawAmount;    public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){        super(name);        this.account = account;        this.drawAmount = drawAmount;
        }    @Override
        public void run() {
            account.draw(drawAmount);
        }
    }1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162

运行上面程序，有可能出现如下结果，这是不希望出现的错误：  
![这里写图片描述][20160309155841598]

# **2 synchronized关键字实现同步** #

使用***对象互斥锁***来保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记保证在任一时刻，只有一个线程访问该对象。使用***synchronized***关键字与对象互斥锁联系。

## **2.1 同步代码块** ##

Java多线程引入同步监视器来解决多线程并发访问问题：

synchronized(obj)
    {
    　　//同步代码块　　...
    }12345

其中，obj就是同步监视器。线程开始执行同步代码之前，必须先获得对同步监视器的锁定，即获得对象的互斥锁。  
　　同步监视器的目的是阻止多个线程对统一个共享资源进行并发访问，因此通常推荐使用可能被并发访问的共享资源充当同步监视器。

改写上面的DrawThread类的run()方法为同步代码块：

//取钱线程class DrawThread extends Thread{
        private Account account;    private double drawAmount;    public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){        super(name);        this.account = account;        this.drawAmount = drawAmount;
        }
    
        @Override    public void run() {        //使用account作为同步监视器，任何线程进入同步代码之前
            //必须先获得account对象的锁定，其他线程无法获得锁
            // 逻辑：“加锁、修改、释放锁”
            synchronized (account) {    //修改之处///
                account.draw(drawAmount);
            }
        }
    }1234567891011121314151617181920

![这里写图片描述][20160309162318928]

## **2.2 同步方法** ##

synchronized关键字还可以放到方法声明中，表示整个方法为同步方法，例如：

//账户class Account{    //余额
        private double balance;    public Account(double balance){        this.balance = balance;
        }    public double getBalance() {        return balance;
        }    public void setBalance(double balance) {        this.balance = balance;
        }    //synchronized修饰方法
        synchronized public void draw(double drawAmount){   //修改之处///
            if (balance >= drawAmount){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);            try{
                    Thread.sleep(1);
                }catch (InterruptedException ex){
                    ex.printStackTrace();
                }
                balance -= drawAmount;
                System.out.println("余额为：" + balance);
            }else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
            }
        }
    }//取钱线程class DrawThread extends Thread{    private Account account;    private double drawAmount;    public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){        super(name);        this.account = account;        this.drawAmount = drawAmount;
        }    @Override
        public void run() {
                account.draw(drawAmount);
        }
    }123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748

运行结果与synchronized修饰代码块一样。

对于synchronized修饰的实例方法（非static方法），无须显示指定同步监视器，同步方法的同步监视器是this，即调用该方法的对象。

## **2.3 释放监视器的锁定** ##

线程进入同步代码块（方法）之前，会对同步监视器加锁。程序无法显示释放对同步监视器的锁定，当出现如下情况时会释放：

*  同步方法（代码块）执行结束时
 *  在同步方法（代码块）中遇到break、return等终止语句
 *  在同步方法（代码块）中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束
 *  在同步方法（代码块）中执行了同步监视器对象的wait()方法，当前线程暂停，释放同步监视器

线程不会释放同步监视器的情况：

*  线程执行同步方法（代码块）时，程序调用了Thread.sleep()、Thread.yield()方法来暂停当前线程的执行
 *  线程执行同步方法（代码块）时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起

# **3 同步锁（Lock对象）实现同步** #

同步锁由Lock对象充当，通过显示定义同步锁对象来实现同步。  
　　Lock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具，比较常用的是ReentrantLock（可重入锁），该Lock对象可以显式地加锁、释放锁。  
　　ReentrantLock锁具有可重入性，即一个线程可以对已被加锁的ReentrantLock锁再次加锁。

改写上面Account类：

//账户class Account{    private double balance;    public Account(double balance){        this.balance = balance;
        }    public double getBalance() {        return balance;
        }    public void setBalance(double balance) {        this.balance = balance;
        }    //定义锁对象
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  //修改之处///
    
        public void draw(double drawAmount){        //加锁
            lock.lock();  //修改之处
            try{            if (balance >= drawAmount){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);                try{
                        Thread.sleep(1);
                    }catch (InterruptedException ex){
                        ex.printStackTrace();
                    }
                    balance -= drawAmount;
                    System.out.println("余额为：" + balance);
                }else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
                }
            }finally {            //释放锁
                lock.unlock();  //修改之处///
            }
        }
    }1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041

使用Lock与使用synchronized同步代码块相似，同样符合“加锁、修改、解锁”的逻辑。只是Lock是显式使用Lock对象作为同步锁，而synchronized同步代码块是使用当前对象作为同步监视器。

# **4 死锁** #

当两（多）个线程互相等待对方释放资源（同步监视器）时就会发生死锁。一旦发生死锁，整个程序既不会发生任何异常，也不会出现任务提示，只是所有线程都处于阻塞状态，无法继续。

例如：

package thread;/**
     * Created by Zen9 on 2016/3/9.
     */public class DeadLockTest {
        public static void main(String[] args) {
            DeadLock deadLock = new DeadLock();        new Thread(deadLock).start();
            deadLock.init();
        }
    }
    
    class DeadLock implements Runnable{
        A a = new A();
        B b = new B();    public void init(){
            Thread.currentThread().setName("主线程");
            a.Amethod(b);
            System.out.println("进入主线程之后");
        }    @Override
        public void run() {
            Thread.currentThread().setName("副线程");
            b.Bmethod(a);
            System.out.println("进入副线程后");
        }
    }
    
    class A{    //进入该方法前，对A实例加锁
        synchronized public void Amethod(B b){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入A实例的Amethod方法");        try {
                Thread.sleep(200);
            }catch (InterruptedException ex){
                ex.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 企图调用B的B_another_method方法");        //视图调用B实例的方法，但B实例已被锁定
            b.B_another_method();
        }    synchronized public void A_another_method(){
            System.out.println("进入A类的A_another_method方法");
        }
    }
    
    class B{    //进入该方法时，对B实例加锁
        synchronized public void Bmethod(A a){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入B实例的Bmethod方法");        try {
                Thread.sleep(200);
            }catch (InterruptedException ex){
                ex.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 企图调用A的A_another_method方法");        //视图调用A实例的方法，但A实例已被锁定
            a.A_another_method();
        }    synchronized public void B_another_method(){
            System.out.println("进入B类的B_another_method方法");
        }
    }

转载于:https://blog.51cto.com/11221198/1980990

[20160309155841598]: /images/20220110/7f8e3713749b459ea1038fab93cc7998.png
[20160309162318928]: /images/20220110/e8677e27697e4a939b679df77840d2d7.png