JAVA多线程（五）:线程同步（一）线程的同步

1 问题的提出

多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定

多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏数据。

2  模拟火车站售票程序，开启三个窗口售票

 

 

 

 

 

 

1. 多线程出现了安全问题

2. 问题的原因：

当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。

3. 解决办法：

对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。 

3 Synchronized的使用方法

Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式：同步机制

1. 同步代码块：

　　synchronized (对象){

　　　　// 需要被同步的代码；

　　}

2. synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。

　　例如：

　　public synchronized void show (String name){

　　　　….

　　}

 

3.1 分析同步原理

3.2 同步机制中的锁 

同步锁机制：

　　在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁之时，另一个任务就可以锁定并使用它了。

synchronized的锁是什么？

　　任意对象都可以作为同步锁。所有对象都自动含有单一的锁（监视器）。

　　同步方法的锁：静态方法（类名.class）、非静态方法（this）

　　同步代码块：自己指定，很多时候也是指定为this或类名.class

注意：

　　必须确保使用同一个资源的多个线程共用一把锁，这个非常重要，否则就无法保证共享资源的安全

　　一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁（类名.class），所有非静态方法共用同一把锁（this），同步代码块（指定需谨慎）

3.3 同步的范围

1、如何找问题，即代码是否存在线程安全？（非常重要）

　　（1）明确哪些代码是多线程运行的代码

　　（2）明确多个线程是否有共享数据

　　（3）明确多线程运行代码中是否有多条语句操作共享数据

2、如何解决呢？（非常重要）

　　对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。

　　即所有操作共享数据的这些语句都要放在同步范围中

3、切记：

　　范围太小：没锁住所有有安全问题的代码

　　范围太大：没发挥多线程的功能。

3.4 释放锁的操作

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。

当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。

当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束。

当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁。

3.5 不会释放锁的操作

线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行

 

线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁（同步监视器）。

　　应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

3.6 单例设计模式之懒汉式(线程安全) 

3.7 线程的死锁问题 

死锁

　　不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁

　　出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续

解决方法

　　专门的算法、原则

　　尽量减少同步资源的定义

　　尽量避免嵌套同步

 

 4 Lock(锁) 

　　从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。

　　java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。

　　ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

 

 5 synchronized 与 Lock 的对比

1. Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁），synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放

2. Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁

3. 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）

优先使用顺序：

Lock --》同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）--》同步方法（在方法体之外）