Java基礎-多線程-③線程同步之synchronized

使用線程同步解決多線程安全問題

　　上一篇 Java基礎-多線程-②多線程的安全問題 中咱們說到多線程可能引起的安全問題，緣由在於多個線程共享了數據，且一個線程在操做(多爲寫操做)數據的過程當中，另外一個線程也對數據進行了操做，從而致使數據出錯。由此咱們想到一個解決的思路：將操做共享數據的代碼行做爲一個總體，同一時間只容許一個線程執行，執行過程當中其餘線程不能參與執行。線程同步就是用來實現這樣的機制。

synchronized代碼塊

　　Java中提供了synchronized關鍵字，將可能引起安全問題的代碼包裹在synchronized代碼塊中，表示這些代碼須要進行線程同步。synchronized代碼塊的語法格式爲：

1 synchronized (expression){
2     //須要同步的代碼
3 }

其中，expression必須是一個引用類型的變量，這裏咱們能夠理解爲任意的一個Java對象，不然編譯出錯。下面的例子中咱們使用了一個Object對象obj。

 1 class Dog implements Runnable {
 2     private int t = 100;
 3     private Object obj = new Object();
 4 
 5     @Override
 6     public void run() {
 7         while (true) {
 8 
 9             synchronized (obj) {
10                 if (t > 0) {
11                     try {
12                         Thread.sleep(100);
13                         System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + t--);
14                     } catch (InterruptedException e) {}
15                 }
16             }
17 
18         }
19     }
20 }

這時候，一個線程在執行完整個代碼塊(或者非正常結束)以後，其餘的線程纔有機會進入代碼塊執行，就不會出現「打印的t小於1」的狀況了，簡單的實現了代碼的同步。

線程同步的機制和同步鎖

　　上面線程同步的效果是怎麼實現的呢？Java中任意的對象均可以做爲一個監聽器(monitor)，監聽器能夠被上鎖和解鎖，在線程同步中稱爲同步鎖，且同步鎖在同一時間只能被一個線程所持有。上面的obj對象就是一個同步鎖，分析一下上面代碼的執行過程：

• 一個線程執行到synchronized代碼塊，首先檢查obj，若是obj爲空，拋出NullPointerExpression異常；
• 若是obj不爲空，線程嘗試給監聽器上鎖，若是監聽器已經被鎖，則線程不能獲取到鎖，線程就被阻塞；
• 若是監聽器沒被鎖，則線程將監聽器上鎖，而且持有該鎖，而後執行代碼塊；
• 代碼塊正常執行結束或者非正常結束，監聽器都將自動解鎖；

因此，一個線程執行代碼塊時，持有了同步鎖，其餘線程就不能獲取到鎖，也就不能進入代碼塊執行，只能等待鎖被釋放。這時候咱們思考這樣一個問題：在synchronized代碼塊中若是咱們每次傳入的都是一個新的對象，可否實現同步的效果呢？以下：

 1     public void run() {
 2         while (true) {
 3             synchronized (new Object()) {
 4                 if (t > 0) {
 5                     try {
 6                         Thread.sleep(100);
 7                         System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + t--);
 8                     } catch (InterruptedException e) {}
 9                 }
10             }
11         }
12     }

顯然多個線程檢查的都是一個新的對象，不一樣的同步鎖對不一樣的線程不具備排他性，不能實現線程同步的效果，這時候線程同步就失效了。因此線程同步的一個前提：線程同步鎖對多個線程必須是互斥的，即多個線程須要使用同一個同步鎖。第一段代碼中obj對象被多個線程共享，可以實現同步。

synchronized方法

　　除了synchronized代碼塊，synchronized關鍵字還能夠修飾方法，讓該方法進行線程同步，效果跟同步代碼塊同樣。

 1     public synchronized void run() {
 2         while (true) {
 3             if (t > 0) {
 4                 try {
 5                     Thread.sleep(100);
 6                     System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + t--);
 7                 } catch (InterruptedException e) {}
 8             }
 9         }
10     }

這時候synchronized後面沒有了expression，從哪兒獲取同步鎖呢？

• 對於實例的同步方法，使用this即當前實例對象，如上面的dog；
• 對於靜態的同步方法，使用當前類的字節碼對象，如上面的Dog.class。

也就是說使用同步方法的話，同步鎖只能是this或者當前類的字節碼對象。因此根據同步鎖必須互斥的前提，若是同時使用synchronized代碼塊和synchronized方法對同一個共享資源進行線程同步，synchronized代碼塊的同步鎖也必須跟synchronized方法同樣(要麼是this，要麼是類的字節碼對象)。

同步代碼塊和同步方法的區別

　　二者的區別主要體如今同步鎖上面。對於實例的同步方法，由於只能使用this來做爲同步鎖，若是一個類中須要使用到多個鎖，爲了不鎖的衝突，必然須要使用不一樣的對象，這時候同步方法不能知足需求，只能使用同步代碼塊(同步代碼塊能夠傳入任意對象)；或者多個類中須要使用到同一個鎖，這時候多個類的實例this顯然是不一樣的，也只能使用同步代碼塊，傳入同一個對象。