15. 线程同步-sychronized与Lock

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2024-04-17 21:44 79阅读 0赞

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## 1. 线程安全问题 ##

在多线程环境下, 如果使用线程不安全的类型, 可能会产生并发问题. 解决线程安全问题, 笔者总结有以下三种情况:

*  使用线程安全的变量: Automicxxx 等
 *  使用隐形锁, 借助synchronized 关键字
 *  使用显示锁, java5 新增的Lock 接口

### 1.1 模拟多线程并发问题 ###

public class Product { 
    
        private Integer total = 10;
    
        public void sale(){ 
            if(total > 1){ 
                total = total -1;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售一件商品, 剩余商品:" + total);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            // 创建多线程共享变量
            Product product = new Product();
    
            // 开启3个线程
            for (int i = 0; i < 3; i++) { 
                new Thread(){ 
                    @Override
                    public void run() { 
                        while (true) { 
                            // 休眠1秒
                            ThreadUtil.sleep(1);
    
                            product.sale();
                        }
                    }
                }.start();
            }
        }
    }

### 1.2 测试输出 ###

从输出结果可以发现, 商品剩余数量紊乱. 这也便是线程安全问题

Thread-1-售一件商品, 剩余商品:7
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:7
    Thread-0-售一件商品, 剩余商品:7
    Thread-1-售一件商品, 剩余商品:6
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:5
    Thread-0-售一件商品, 剩余商品:4
    Thread-1-售一件商品, 剩余商品:3
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:2
    Thread-0-售一件商品, 剩余商品:1

### 1.3 死锁问题 ###

当两个线程相互等待对方释放同步监视器时, 便会产生死锁. 对于死锁现象, java 虚拟机并没有监测, 也没有采取措施来处理死锁情况, 因此在多线程编程时, 一定要防范出现死锁的情况.

## 2. synchronized-隐式锁方式 ##

同步方法和同步代码块儿方式也称为隐式锁方式, 这是在jdk5 之前的方式.

### 2.1 同步方法 ###

synchronized public void sale(){ 
        if(total > 1){ 
            total = total -1;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售一件商品, 剩余商品:" + total);
        }
    }

### 2.2 同步代码块儿 ###

public void sale(){ 
        synchronized (total) { 
            if(total > 1){ 
                total = total -1;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售一件商品, 剩余商品:" + total);
            }
        }
    }

### 2.3 运行输出 ###

从输出结果看, 会发现没有线程安全问题了.

Thread-0-售一件商品, 剩余商品:9
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:7
    Thread-1-售一件商品, 剩余商品:8
    Thread-0-售一件商品, 剩余商品:6
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:5
    Thread-1-售一件商品, 剩余商品:4
    Thread-0-售一件商品, 剩余商品:3
    Thread-2-售一件商品, 剩余商品:2
    Thread-1-售一件商品, 剩余商品:1

### 2.4 自动释放同步监视器的锁定 ###

*  自动释放情况:
    
     *  当同步的方法/代码块儿执行结束(正常结束, 遇到break, return终止代码块儿或方法, 抛出未捕获异常Error/Exception)时, 会自动释放同步监视器
     *  当程序中执行了wait()方法时, 当前线程暂停, 并释放同步监视器
 *  不自动释放情况:
    
     *  当同步代码块儿/同步方法中调用了Thread.sleep(), Thread.yield()方法时, 当前线程不会释放同步监视器.
     *  当同步代码块儿/同步方法中调用了Thread.suspend()时, 不会释放. 程序中应避免直接调用suspend()方法.

## 3. 显示锁方式 ##

java5 之后, 新增了Lock 类, 用于显示控制加锁和释放锁的时机. java5 定义了两个顶级接口Lock 和 ReadWriteLock, 并分别为其提供了实现类:

*  ReentrantLock: 可重入锁, 可重复加锁, 比较常用.
 *  ReentrantReadWriteLocak: 读写锁

### 3.1 ReentrantLock 用法 ###

*  务必将释放锁的操作放入finally代码块儿中, 否则容易出现锁未释放问题.
 *  ReentrantLock 锁具有可重入性, 也就是说一个线程可以对已加锁的ReentrantLock 锁再次加锁. ReentrantLock 对象会维持一个计数器来追中lock()的嵌套调用. 线程在每次调用lock()加锁之后, 必须调用unlock()方法释放锁.

public class Product { 
    
        private Integer total = 10;
    
        // 定义锁
        private Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public void sale(){ 
            // 添加锁
            lock.lock();
    
            try { 
                if(total > 1){ 
                    total = total -1;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售一件商品, 剩余商品:" + total);
                }
            }finally { 
                // 方法结束后必须释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    
    }

### 3.2 ReentrantReadWriteLock 用法示例 ###

*  对于读写锁, 笔者并没有找到一个合适的应用场景, 因此简单写一个使用示例吧.

public class Product { 
    
        private Integer total = 10;
    
        private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    
        public void sale(){ 
            // 添加锁
            lock.writeLock().lock();
    
            try { 
                if(total > 1){ 
                    total = total -1;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-售一件商品, 剩余商品:" + total);
                }
            }finally { 
                // 方法结束后必须释放锁
                lock.writeLock().unlock();
            }
        }
    
        public void queryLeft(){ 
            // 添加锁
            lock.readLock().lock();
    
            try { 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-当前剩余商品:" + total);
            }finally { 
                // 方法结束后必须释放锁
                lock.readLock().unlock();
            }
        }
    }

[java]: https://blog.csdn.net/zongf0504/article/details/100186060