《java多线程编程核心技术》第2章对象及变量的并发访问

分手后的思念是犯贱 2023-06-23 02:48 32阅读 0赞

本章知识点：

*  **synchronized对象监视器为Object时的使用。**
 *  **synchronized对象监视器为Class时的使用。**
 *  **非线程安全是如何出现的。**
 *  **关键字volatile的主要作用。**
 *  **关键字volatile与synchronized的区别及使用情况。**

## 2.1 synchronized同步方法 ##

#### 2.1.1 方法内的变量为线程安全 ####

方法内的变量不存在线程安全问题，永远都是线程安全的。

#### 2.1.2 实例变量非线程安全 ####

在两个线程访问同一个对象中的同步方法时，一定是线程安全的。

#### 2.1.3 多个对象多个锁 ####

public class MainTest02 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            HasSelfPrivateNum ha01 = new HasSelfPrivateNum();
            HasSelfPrivateNum ha02 = new HasSelfPrivateNum();
            ThreadA threadA = new ThreadA(ha01);
            threadA.start();
            ThreadB threadB = new ThreadB(ha02);
            threadB.start();
        }
    }

**关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码或者方法当做锁，所以哪个线程先执行带synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属的对象锁Lock，那么其他线程只能呈现等待状态，前提是多个线程访问的是同一个对象。**

#### 2.1.4 synchronized方法与锁对象 ####

1）A线程先持有object对象的Lock锁，B线程可以以异步的方式调用object对象中的非synchronized类型的方法。  
2）A线程先持有object对象的Lock锁，B线程如果在这个时候调用object对象中的synchronized类型的方法，则需要等待，也是同步。

#### 2.1.5 synchronized锁重入 ####

**关键字synchronized拥有锁重入的功能，就是在使用synchronized的时候，当一个线程得到一个对象锁后，再一次请求此对象锁的时候是可以再次得到该对象的锁的，也证明在一个synchronized方法内部调用本类的其他synchronized方法时候，是永远可以得到锁的。**  
可重入锁也支持在父子类继承的环境中。也就是说当存在父子类继承关系时候，**子类是完全可以通过可重入锁调用父类的同步方法的**。

#### 2.1.6 出现异常，锁自动释放 ####

当一个线程执行一段代码出现异常时候，其所持有的锁会自动释放。

#### 2.1.7 同步不具有继承性 ####

同步不可以继承。也就是说子类重写父类synchronized方法时候，要实现同步，还得要在子类方法前面加上synchronized关键字。

## 2.2 synchronized同步语句块 ##

synchronized方法是对当前对象进行加锁，而synchronized代码块是对某一个对象进行加锁。

#### 2.2.1 synchronized方法的弊端 ####

直接对一个方法进行加锁，其实在时间消耗上会有很大的问题。

#### 2.2.2 synchronized同步代码块的使用 ####

当两个并发线程访问同一个对象object中的synchronized(this) 同步代码块时，一段时间内只能有一个线程被执行，另一个线程处于等待状态。

package demo03;
    
    public class ObjectService { 
    
        public void serviceMethod(){ 
            try { 
                synchronized (this){ 
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" begin time"+System.currentTimeMillis());
                    Thread.sleep(2000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end time"+System.currentTimeMillis());
                }
    
            }catch (Exception ex){ 
    
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }

package demo03;
    
    public class ThreadA extends Thread{ 
    
        private ObjectService objectService;
    
        public ThreadA(ObjectService objectService){ 
            this.objectService=objectService;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            objectService.serviceMethod();
        }
    }

package demo03;
    
    public class ThreadB extends Thread{ 
    
        private ObjectService objectService;
    
        public ThreadB(ObjectService objectService){ 
            this.objectService=objectService;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            objectService.serviceMethod();
        }
    }

package demo03;
    
    public class Run { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            ObjectService objectService = new ObjectService();
            ThreadA a= new ThreadA(objectService);
            a.setName("A");
            a.start();
            ThreadB b = new ThreadB(objectService);
            b.setName("B");
            b.start();
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 2.2.3 一半异步，一半同步 ####

不在synchronized块中就是异步执行，在synchronized块中就是同步执行。

#### 2.2.4 synchronized代码块间的同步性 ####

**在使用同步synchronized(this)代码块时候要注意的是，当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时，其他线程对同一个object中所有其他的synchronized(this)同步代码块的访问将被阻塞，这说明synchronized使用的对象监视器是一个。**  
要注意：  
**和synchronized方法一样，synchronized(this)代码块也是锁定当前对象的。**

#### 2.2.5 将任意对象作为对象监视器 ####

这个任意对象大多数是实例变量及方法的参数，使用格式为synchronized(非this对象)。  
锁非this对象有一定的优点：  
如果在一个类中有多个synchronized方法，这个时候虽然能实现同步，但是方法之间会受到阻塞，影响效率，但是如果使用同步代码块锁非this对象，则synchronized(非this)代码块中的程序与同步方法是异步的。不与其他锁this同步方法争抢this锁，则可以大大提高运行效率。  
但是要注意：  
使用synchronized(非this对象X)同步代码块格式进行操作时，对象监视器必须是同一个对象，如果不是的话，运行的效果就是异步了。

#### 2.2.6 细化验证三个结论 ####

（1）当多个线程同时执行synchronized(X)\{\}同步代码块时呈同步效果。  
（2）当其他线程执行x对象中synchronized同步方法时呈同步效果。  
（3）当其他线程执行x对象方法里面的synchronized(this)代码块也呈现同步效果。

#### 2.2.7 静态同步synchronized方法与synchronized(class)代码块 ####

关键字synchronized还可以应用在静态方法上，表示对当前的java文件对应的Class类进行持锁。

package demo04;
    
    public class Service { 
    
        synchronized public static void printA(){ 
    
            System.out.println("线程名称A"+Thread.currentThread().getName()+"时间="+System.currentTimeMillis());
            try { 
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名称A"+Thread.currentThread().getName()+"时间="+System.currentTimeMillis());
        }
    
        synchronized public static void printB(){ 
    
            System.out.println("线程名称B"+Thread.currentThread().getName()+"时间="+System.currentTimeMillis());
            try { 
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名称B"+Thread.currentThread().getName()+"时间="+System.currentTimeMillis());
        }
    }

package demo04;
    
    public class ThreadA extends Thread{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            Service.printA();
        }
    
    }

package demo04;
    
    public class ThreadB extends Thread{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            Service.printB();
        }
    }

package demo04;
    
    public class Run { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            ThreadA threadA = new ThreadA();
            threadA.setName("A");
            threadA.start();
    
            ThreadB threadB = new ThreadB();
            threadB.setName("B");
            threadB.start();
    
    
        }
    }

打印结果

线程名称AA时间=1577800514282
    线程名称AA时间=1577800517282
    线程名称BB时间=1577800517282
    线程名称BB时间=1577800520282

主要是看在两个线程方法中都是直接通过类执行静态方法，并非是创建了对象执行，如果打印是同步的，那就证明确实是对当前的Class类进行持锁。

要注意：  
对象锁只是对当前对象进行持锁，但是Class锁是对类的所有对象实例起作用。  
示例如下：

package demo05;
    
    public class Service05 { 
    
        public void print() { 
    
            synchronized (Service05.class){ 
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName());
                try { 
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
    
            }
        }
    }

package demo05;
    
    public class ThreadA extends Thread{ 
    
        private Service05 service05;
    
        public  ThreadA(Service05 service05){ 
            this.service05=service05;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            service05.print();
        }
    }

package demo05;
    
    public class ThreadB extends Thread{ 
    
        private Service05 service05;
    
        public  ThreadB(Service05 service05){ 
            this.service05=service05;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            super.run();
            service05.print();
        }
    }

package demo05;
    
    public class Run05 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Service05 service05 = new Service05();
            ThreadA threadA = new ThreadA(service05);
            threadA.setName("A");
            threadA.start();
            ThreadB threadB = new ThreadB(service05);
            threadB.setName("B");
            threadB.start();
        }
    }

线程A
    线程B

#### 2.2.8 数据类型String的常量池特性 ####

在JVM中具有String常量缓存池的功能。因此在大多数情况下，同步synchronized 代码块都不使用String作为锁对象。

#### 2.2.9 多线程的死锁 ####

在设计程序的时候一定要避免双方相互持有对方的锁，只要出现互相等待对方释放锁就有可能出现死锁。

#### 2.2.10 锁对象的改变 ####

只要锁对象不变，即使对象的属性被改变，运行的结果还是同步。

## 2.3 volatile关键字 ##

volatile的作用是使变量在多个线程间可见，是因为当线程访问变量的时候，强制性从公共堆栈中进行取值。

package demo06;
    
    public class Service06 extends Thread{ 
    
        volatile private boolean isRunning = true;
        
        public boolean isRunning() { 
            return isRunning;
        }
    
        public void setRunning(boolean running) { 
            isRunning = running;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            System.out.println("线程被开启");
            while(isRunning){ 
    
            }
            System.out.println("线程被停止了");
        }
    }

package demo06;
    
    public class Run06 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Service06 service06 = new Service06();
            service06.start();
            try { 
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            service06.setRunning(false);
            System.out.println("已经赋值false");
        }
    }

打印结果：

线程被开启
    已经赋值false
    线程被停止了

注意：

1.  volatile最致命的问题是不支持原子性。
2.  **synchronized和volatile的比较：  
    （1） 关键字volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized要好，并且volatile只能修饰变量，而synchronized可以修饰方法，以及代码块。  
    （2）多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞。  
    （3）volatile能保证数据的可见性，但是不能保证原子性，而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公有内存中的数据做同步。  
    （4）关键字volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性，而synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**关键字synchronized可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某一段代码或者方法，它包含两个特征：互斥性和可见性。同步synchronized不仅可以解决一个线程看到对象处于不一致的状态，还可以保证进入同步方法或者代码块的每个线程，都看到由同一个锁保护之前所有的修改效果。**

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191220074417595.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200102183732859.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw==,size_16,color_FFFFFF,t_70