Java —— 多线程笔记 二、线程同步

xiaoxiao2021-02-28  123

一、使用synchronized 关键字

1、同步代码块

//aVar 变量作为同步监视器,任何线程执行此代码块时必须获得对aVar 的锁定,即同时只有一个线程执行此代码块 //此方法逻辑:加锁——修改——释放锁 synchronized(aVar){ //业务 }

2、同步方法

此时以当前对象作为同步机监视器。

public synchronized void myMethod(){ //业务 }

释放同步监视器的锁定(重点):

1、以下情况不会释放同步监视器

(1)、程序执行同步方法或同步代码块时,调用了Thread.sleep()、Thread.yield(),则当前线程不会释放同步锁;

(2)、程序执行同步方法或同步代码块时,其它线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程同样不会释放同步锁(当然,应尽量避免使用suspend()与resume()方法控制线程)。

说明:第(2)条应该不太会出现,因为同步方法或同步代码块中一般不会调用其它线程A,且调用的线程A的run或call方法中又调用了当前线程的suspend方法。

2、会释放同步监视器的几种情况

(1)、同步方法或同步块正常执行完;

(2)、同步方法或同步块中执行了break 或return 时(其实同样属于第(1)种);

(3)、同步方法或同步块中出现了未处理的异常(Exception)或错误(Error);

(4)、同步方法或同步块中执行了当前线程的wait()方法。

记忆方法:

不会释放同步监视器的3个方法:sleep、yield、suspend。

二、使用同步锁(Lock)

简介:

Lock 同步锁除了提供synchronized 关键字相同的功能外,还扩展了一些其它功能,使同步访问更加灵活。同步锁从java5开始引入,提供了Lock 与 ReadWriteLock 两个接口,并为Lock 接口提供了ReentrantLock 实现类,为ReadWriteLock 接口提供了ReentrantReadWriteLock 实现类。java8 中有加入了StampedLock 类。

1、Lock 接口

接口方法:

//获得锁(即获得执行权) void lock(); //获得锁,除非当前线程被阻塞 void lockInterruptibly() throws InterruptedException; //仅仅在锁是空闲时可获得锁(返回结果表示是否已获得) boolean tryLock(); //在tryLock基础上指定多长时间内一直尝试获取 boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; //释放锁 void unlock(); 说明:tryLock([...]) 已经尝试获得锁了,所以不能再根据其返回结果调用lock()或unLock()。

实现类:

(1)、ReentrantLock 类。

可重入锁,即再已经锁定的代码块内,可以嵌套锁定或调用此锁锁定的其它方法(道理一样)。示例:

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TestLock { public static void main(String[] args) { new MyThread().start(); } } class MyThread extends Thread{ ReentrantLock myLock = new ReentrantLock(); public void run(){ myLock.lock(); try{ for(int i=0;i<10;i++){ printInt(i); } }finally{ myLock.unlock(); } } private void printInt(int i){ myLock.lock(); System.out.println("被锁住的方法:"+i); myLock.unlock(); } }

2、ReadWriteLock 接口

接口方法:

//返回用于读的锁 Lock readLock(); //返回用于写的锁 Lock writeLock(); 实现类:

ReentrantReadWriteLock 

可重入读写锁,作用和普通锁差不多,是一个工具类,里面包装了两个Lock 实现类(以内部类形式),即ReadLock 与WriteLock 类。此外,该类提供了获取锁定数目的方法getReadHoldCount()、getWriteHoldCount() 等。示例:

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class TestLock { public static void main(String[] args) { new MyThread().start(); } } class MyThread extends Thread{ ReentrantReadWriteLock myLock = new ReentrantReadWriteLock(); public void run(){ myLock.readLock().lock(); System.out.println(myLock.getReadHoldCount());//打印1 try{ myLock.readLock().lock(); System.out.println(myLock.getReadHoldCount());//打印2 myLock.readLock().unlock(); System.out.println(myLock.getReadHoldCount());//打印1 }finally{ myLock.readLock().unlock(); } } }

3、StampedLock 类

方法:

提供了与ReentrantReadWriteLock  类相似的方法,同样以内部类形式包装了两个Lock 实现类(ReadLock 与WriteLock )可用于获得该对象当前持有锁的数量,只是所持有的锁都是按long 类型数值来标志的,所以,StampedLock 类可用于替换ReentrantLock 类。示例:

class MyThread extends Thread{ StampedLock stampedLock = new StampedLock(); public void run(){ long rl = stampedLock.readLock();//返回一个邮戳用于标志该锁 System.out.println(rl); System.out.println(stampedLock.getReadLockCount());//打印1 stampedLock.unlock(rl);//通过邮戳释放该锁 System.out.println("释放后"+stampedLock.getReadLockCount());//打印0 } } 说明:锁必须被释放,对于可重入锁,其释放顺序为锁定的相反顺序,即较外层的较后释放。

注:文件读写涉及到专门的文件锁,另一篇单独学习:url

三、死锁

当两个线程互相等待对方释放同步监视器时,即出现了死锁,程序无法继续向下执行,也不会报错。

思路示例:

class A{ public synchronized void methodOne(){ //同步方法Aone } public synchronized void methodTwo(){ //同步方法Atwo } } class B{ public synchronized void methodOne(){ //同步方法Bone } public synchronized void methodTwo(){ //同步方法Btwo } } 死锁出现情形分析:

首先,类A与类B中两个方法都为同步方法,即监视器为类的实例,所以同一时刻,只有一个实例执行同步方法,且该实例执行此方法时,不能再任何地方执行其它方法(包括被其他类调用执行),因为该实例作为监视器被正在执行的同步方法持有。死锁出现的关键在于,若一个同步方法被阻塞,则执行该方法的实例将不能再执行其它同步方法。

具体例子:

public class TestSynchronized { public static void main(String[] args) { A a = new A(); B b = new B(); a.setB(b); b.setA(a); ThreadA threadA = new ThreadA(a); ThreadB threadB = new ThreadB(b); threadA.start(); try { //保证threadA先执行,加个50ms延时 Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } threadB.start(); } } class A{ private B b; public void setB(B b){ this.b = b; } public synchronized void methodOne(){ System.out.println("Aone"); try { System.out.println("A线程睡眠"); Thread.sleep(200); System.out.println("A线程醒来"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //此时监视器b因为其methodOne方法中的sleep而阻塞,methodTwo无法获得监视器b,将等待 b.methodTwo(); } public synchronized void methodTwo(){ System.out.println("Atwo"); } } class B{ private A a; public void setA(A a){ this.a = a; } public synchronized void methodOne(){ System.out.println("Bone"); try { System.out.println("B线程睡眠"); Thread.sleep(200); System.out.println("B线程醒来"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //此线程醒来,此时监视器a在线程A中正在请求b实例的methodTwo方法,所以下面调用将等待 a.methodTwo(); } public synchronized void methodTwo(){ System.out.println("Btwo"); } } class ThreadA extends Thread{ private A a; public ThreadA(A a){ this.a = a; } public void run(){ a.methodOne(); } } class ThreadB extends Thread{ private B b; public ThreadB(B b){ this.b = b; } public void run(){ b.methodOne(); } } 例子说明:

例子中,A的实例a对应线程A,B的实例b对应线程B,死锁范围是指任意两个线程间,而非同一个线程类的两个实例简。例子中死锁出现过程:线程A执行a的methodOne同步方法——>线程A沉睡200ms,监视器a被methodOne持有——>线程A沉睡时线程B执行b的methodOne同步方法——>线程B沉睡200ms,监视器b被methodOne持有——>线程A醒来,执行b的methodTwo同步方法,但无法获得监视器b,等待——>线程B醒来,执行a的methodTwo同步方法,但无法获得监视器a,等待。

例子运行结果:

Aone A线程睡眠 Bone B线程睡眠 A线程醒来 B线程醒来 要解决此问题,可从两方面入手:

一是将methodTwo 都改为非同步的;二是将去掉methodOne 中的sleep(),让其一步执行完此方法。

方法一结果:

Aone A线程睡眠 Bone B线程睡眠 A线程醒来 Btwo B线程醒来 Atwo

方法二结果:

Aone Btwo Bone Atwo

推荐方法一,因为方法二其实是不正确的,因为程序运行并不是以方法为单位,所以当methodOne 方法体较大时,可能还来不及执行完便失去了cpu资源,让给线程B执行,这时还是会出现死锁。如将:

try { System.out.println("B线程睡眠"); Thread.sleep(200); System.out.println("B线程醒来"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }改为:

for(int i=0;i<5000;i++){ System.out.println("B(或A):"+i); } 则其中一次执行结果为:

Aone A:0 A:1 A:2

...

A:3052

Bone

B:0

A:3053

B:1

A:3054

...

A:4999

B:2

B:3

...

B:4999

还是出现了死锁(没有打印Atwo 与Btwo )。当循环次数较小时,出现此问题可能性较小。

所以,不同线程的同步方法间互相调用时,务必多注意!!!

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