Java多线程----java 对象锁(synchronized/lock)

忘是亡心i 2022-07-18 05:14 294阅读 0赞

在并发环境下，解决共享资源冲突问题时，可以考虑使用锁机制。

### 1. 对象锁 ###

所有对象都自动含有单一的锁。  
     JVM负责跟踪对象被加锁的次数。如果一个对象被解锁，其计数变为0。在任务（线程）第一次给对象加锁的时候，计数变为1。每当这个相同的任务（线程）在此对象上获得锁时，计数会递增。  
     只有首先获得锁的任务（线程）才能继续获取该对象上的多个锁。  
     每当任务离开一个synchronized方法，计数递减，当计数为0的时候，锁被完全释放，此时别的任务就可以使用此资源。

被syncronized修饰的方法，是对类的对象加锁，也就是说，当对象访问该方法时，当前的对象会被加锁，同一时刻同一对象不能再访问该方法，或者该对象的其他被syncronized修饰的方法。不同对象，同一时刻可以访问同一个syncronized方法或其他syncronized方法，两个对象之间并不产生互斥关系。

### 2. 类锁 ###

对于同步静态方法/静态变量互斥体，由于一个class不论被实例化多少次，其中的静态方法和静态变量在内存中都只由一份。所以，一旦一个静态的方法被申明为synchronized。此类所有的实例化对象在调用此方法，共用同一把锁，我们称之为类锁。一旦一个静态变量被作为synchronized block的互斥体。进入此同步区域时，都要先获得此静态变量的对象锁。

由上述同步静态方法引申出一个概念，那就是类锁。其实系统中并不存在什么类锁。当一个同步静态方法被调用时，系统获取的其实就是代表该类的类对象的对象锁  
     被static、syncronized修饰的方法，是对类进行加锁，也就是说，同一时刻只有一个类能访问该方法。对象锁与类锁不会产生互斥关系。  
      可以尝试用以下方式获取类锁

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **synchronized** (xxx.**class**) \{...\}  
2.    
3.  **synchronized** (Class.forName("xxx")) \{...\}

若要同时获取两种锁，同时获取类锁和对象锁是允许的，并不会产生任何问题，但使用类锁时一定要注意，一旦产生类锁的嵌套获取的话，就会产生死锁，因为每个class在内存中都只能生成一个Class实例对象。

### 3. synchronized同步块 ###

#### 3.1. 同步到单一对象锁 ####

当使用同步块时，如果方法下的同步块都同步到一个对象上的锁，则所有的任务（线程）只能互斥的进入这些同步块。  
        Resource1.java演示了三个线程（包括main线程）试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中，虽然这些同步块处在不同的方法中，但由于是同步到同一个对象（当前对象 synchronized (this)），所以对它们的方法依然是互斥的。  
Resource1.java

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **package** com.zj.lock;  
2.  **import** java.util.concurrent.TimeUnit;  
3.     
4.  **public** **class** Resource1 \{  
5.      **public** **void** f() \{  
6.         // other operations should not be locked...  
7.         System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
8.                + ":not synchronized in f()");  
9.         **synchronized** (**this**) \{  
10.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
11.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
12.                      + ":synchronized in f()");  
13.               **try** \{  
14.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
15.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
16.                   e.printStackTrace();  
17.               \}  
18.            \}  
19.        \}  
20.     \}  
21.    
22.     **public** **void** g() \{  
23.        // other operations should not be locked...  
24.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
25.               + ":not synchronized in g()");  
26.        **synchronized** (**this**) \{  
27.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
28.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
29.                      + ":synchronized in g()");  
30.               **try** \{  
31.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
32.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
33.                   e.printStackTrace();  
34.               \}  
35.            \}  
36.        \}  
37.     \}  
38.    
39.     **public** **void** h() \{  
40.        // other operations should not be locked...  
41.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
42.               + ":not synchronized in h()");  
43.        **synchronized** (**this**) \{  
44.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
45.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
46.                      + ":synchronized in h()");  
47.               **try** \{  
48.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
49.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
50.                   e.printStackTrace();  
51.               \}  
52.            \}  
53.        \}  
54.     \}  
55.    
56.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
57.        **final** Resource1 rs = **new** Resource1();  
58.    
59.        **new** Thread() \{  
60.            **public** **void** run() \{  
61.               rs.f();  
62.            \}  
63.        \}.start();  
64.    
65.        **new** Thread() \{  
66.            **public** **void** run() \{  
67.               rs.g();  
68.            \}  
69.        \}.start();  
70.    
71.        rs.h();  
72.     \}  
73. \}

结果：  
Thread-0:not synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:not synchronized in h()  
Thread-1:not synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()

#### 3.2. 同步到多个对象锁 ####

Resource1.java演示了三个线程（包括main线程）试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中，这些同步块处在不同的方法中，并且是同步到三个不同的对象（synchronized (this)，synchronized(syncObject1)，synchronized (syncObject2)），所以对它们的方法中的临界资源访问是独立的。  
Resource2.java

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **package** com.zj.lock;  
2.  **import** java.util.concurrent.TimeUnit;  
3.     
4.  **public** **class** Resource2 \{  
5.      **private** Object syncObject1 = **new** Object();  
6.      **private** Object syncObject2 = **new** Object();  
7.     
8.      **public** **void** f() \{  
9.         // other operations should not be locked...  
10.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
11.               + ":not synchronized in f()");  
12.        **synchronized** (**this**) \{  
13.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
14.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
15.                      + ":synchronized in f()");  
16.               **try** \{  
17.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
18.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
19.                   e.printStackTrace();  
20.               \}  
21.            \}  
22.        \}  
23.     \}  
24.    
25.     **public** **void** g() \{  
26.        // other operations should not be locked...  
27.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
28.               + ":not synchronized in g()");  
29.        **synchronized** (syncObject1) \{  
30.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
31.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
32.                      + ":synchronized in g()");  
33.               **try** \{  
34.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
35.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
36.                   e.printStackTrace();  
37.               \}  
38.            \}  
39.        \}  
40.     \}  
41.    
42.     **public** **void** h() \{  
43.        // other operations should not be locked...  
44.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
45.               + ":not synchronized in h()");  
46.        **synchronized** (syncObject2) \{  
47.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
48.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
49.                      + ":synchronized in h()");  
50.               **try** \{  
51.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
52.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
53.                   e.printStackTrace();  
54.               \}  
55.            \}  
56.        \}  
57.     \}  
58.    
59.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
60.        **final** Resource2 rs = **new** Resource2();  
61.    
62.        **new** Thread() \{  
63.            **public** **void** run() \{  
64.               rs.f();  
65.            \}  
66.        \}.start();  
67.    
68.        **new** Thread() \{  
69.            **public** **void** run() \{  
70.               rs.g();  
71.            \}  
72.        \}.start();  
73.    
74.        rs.h();  
75.     \}  
76. \}

结果：  
Thread-0:not synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:not synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:not synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:synchronized in g()

### 4. Lock对象锁 ###

除了使用synchronized外，还可以使用Lock对象来创建临界区。Resource3.java的演示效果同Resource1.java；Resource4.java的演示效果同Resource2.java。  
Resource3.java

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **package** com.zj.lock;  
2.  **import** java.util.concurrent.TimeUnit;  
3.  **import** java.util.concurrent.locks.Lock;  
4.  **import** java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
5.     
6.  **public** **class** Resource3 \{  
7.      **private** Lock lock = **new** ReentrantLock();  
8.     
9.      **public** **void** f() \{  
10.        // other operations should not be locked...  
11.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
12.               + ":not synchronized in f()");  
13.        lock.lock();  
14.        **try** \{  
15.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
16.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
17.                      + ":synchronized in f()");  
18.               **try** \{  
19.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
20.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
21.                   e.printStackTrace();  
22.               \}  
23.            \}  
24.        \} **finally** \{  
25.            lock.unlock();  
26.        \}  
27.     \}  
28.    
29.     **public** **void** g() \{  
30.        // other operations should not be locked...  
31.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
32.               + ":not synchronized in g()");  
33.        lock.lock();  
34.        **try** \{  
35.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
36.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
37.                      + ":synchronized in g()");  
38.               **try** \{  
39.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
40.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
41.                   e.printStackTrace();  
42.               \}  
43.            \}  
44.        \} **finally** \{  
45.            lock.unlock();  
46.        \}  
47.     \}  
48.    
49.     **public** **void** h() \{  
50.        // other operations should not be locked...  
51.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
52.               + ":not synchronized in h()");  
53.        lock.lock();  
54.        **try** \{  
55.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
56.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
57.                      + ":synchronized in h()");  
58.               **try** \{  
59.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
60.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
61.                   e.printStackTrace();  
62.               \}  
63.            \}  
64.        \} **finally** \{  
65.            lock.unlock();  
66.        \}  
67.     \}  
68.    
69.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
70.        **final** Resource3 rs = **new** Resource3();  
71.    
72.        **new** Thread() \{  
73.            **public** **void** run() \{  
74.               rs.f();  
75.            \}  
76.        \}.start();  
77.    
78.        **new** Thread() \{  
79.            **public** **void** run() \{  
80.               rs.g();  
81.            \}  
82.        \}.start();  
83.    
84.        rs.h();  
85.     \}

结果：  
Thread-0:not synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:not synchronized in h()  
Thread-1:not synchronized in g()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
Thread-0:synchronized in f()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
main:synchronized in h()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()  
Thread-1:synchronized in g()

Resource4.java

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **package** com.zj.lock;  
2.  **import** java.util.concurrent.TimeUnit;  
3.  **import** java.util.concurrent.locks.Lock;  
4.  **import** java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
5.     
6.  **public** **class** Resource4 \{  
7.      **private** Lock lock1 = **new** ReentrantLock();  
8.      **private** Lock lock2 = **new** ReentrantLock();  
9.      **private** Lock lock3 = **new** ReentrantLock();  
10.    
11.     **public** **void** f() \{  
12.        // other operations should not be locked...  
13.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
14.               + ":not synchronized in f()");  
15.        lock1.lock();  
16.        **try** \{  
17.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
18.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
19.                      + ":synchronized in f()");  
20.               **try** \{  
21.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
22.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
23.                   e.printStackTrace();  
24.               \}  
25.            \}  
26.        \} **finally** \{  
27.            lock1.unlock();  
28.        \}  
29.     \}  
30.    
31.     **public** **void** g() \{  
32.        // other operations should not be locked...  
33.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
34.               + ":not synchronized in g()");  
35.        lock2.lock();  
36.        **try** \{  
37.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
38.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
39.                      + ":synchronized in g()");  
40.               **try** \{  
41.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
42.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
43.                   e.printStackTrace();  
44.               \}  
45.            \}  
46.        \} **finally** \{  
47.            lock2.unlock();  
48.        \}  
49.     \}  
50.    
51.     **public** **void** h() \{  
52.        // other operations should not be locked...  
53.        System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
54.               + ":not synchronized in h()");  
55.        lock3.lock();  
56.        **try** \{  
57.            **for** (**int** i = 0; i < 5; i++) \{  
58.               System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
59.                      + ":synchronized in h()");  
60.               **try** \{  
61.                   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  
62.               \} **catch** (InterruptedException e) \{  
63.                   e.printStackTrace();  
64.               \}  
65.            \}  
66.        \} **finally** \{  
67.            lock3.unlock();  
68.        \}  
69.     \}  
70.    
71.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
72.        **final** Resource4 rs = **new** Resource4();  
73.    
74.        **new** Thread() \{  
75.            **public** **void** run() \{  
76.               rs.f();  
77.            \}  
78.        \}.start();  
79.    
80.        **new** Thread() \{  
81.            **public** **void** run() \{  
82.               rs.g();  
83.            \}  
84.        \}.start();  
85.    
86.        rs.h();  
87.     \}  
88. \}

Thread-1:synchronized in g()

另外，ReentrantLock可定时和可轮询的锁获取模式由tryLock方法实现。

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **boolean** tryLock(); //等同于tryLock(0, TimeUnit.SECONDS),不停询问是否可获取锁  
2.  **public** **boolean** tryLock(**long** timeout,  
3.                         TimeUnit unit)  
4.                  **throws** InterruptedException    //timeout - 等待锁的时间,unit - timeout 参数的时间单位

### 5. synchronized和lock的区别: ###

Lock 的锁定是通过代码实现的，而 synchronized 是在 JVM 层面上实现的。

synchronized 在锁定时如果方法块抛出异常，JVM 会自动将锁释放掉，不会因为出了异常没有释放锁造成线程死锁。但是 Lock 的话就享受不到 JVM 带来自动的功能，出现异常时必须在 finally 将锁释放掉，否则将会引起死锁。

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。  
  
**6、sleep() 和 wait() 有什么区别?**

sleep是让线程指定休眠时间，然后继续工作

wait则是等待，直到有线程通知notify（）唤醒他才会重新工作。

notify()、 notifyAll 方法  
无法指定。选择是任意性的。

唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。如果有多个线程都在此对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。

[view plain]: http://blog.csdn.net/ymeng_bupt/article/details/6826936#