java多线程(二) 多线程的同步

一、为什么使用同步

    java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查）， 将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用， 从而保证了该变量的唯一性和准确性。

 

二、线程同步的方法

关于线程的同步，一般有以下解决方法：

1.同步方法 

    即有synchronized关键字修饰的方法。 由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。
    代码如： public synchronized void save(){}
 注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类
  
2.同步代码块 
    即有synchronized关键字修饰的语句块。 被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步
    代码如：   synchronized(object){  }
 
3. 使用JDK 5中提供的java.util.concurrent.lock包中的Lock对象。

三、程序实例

先来看一个例子

package com.test.Thread;

public class ThreadTest extends Thread {
private int threadNo;
public ThreadTest(int threadNo) {
this.threadNo = threadNo;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new ThreadTest(i).start();
Thread.sleep(1);
}
}

@Override
public synchronized void run() {
for (int i = 1; i < 100; i++) {
System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
}
}
}

        这个程序其实就是让10个线程在控制台上数数，从1数到99。理想情况下，我们希望看到一个线程数完，然后才是另一个线程开始数数。但是这个程序的执行过程告诉我们，这些线程还是乱糟糟的在那里抢着报数，丝毫没有任何规矩可言。

     但是细心的读者注意到：run方法还是加了一个synchronized关键字的，按道理说，这些线程应该可以一个接一个的执行这个run方法才对啊。但是对于一个成员方法加synchronized关键字，这实际上是以这个成员方法所在的对象本身作为对象锁。在本例中，就是以ThreadTest类的一个具体对象，也就是该线程自身作为对象锁的。一共十个线程，每个线程持有自己线程对象的那个对象锁。这必然不能产生同步的效果。换句话说，如果要对这些线程进行同步，那么这些线程所持有的对象锁应当是共享且唯一的！

来看下面的例子：

package com.test.Thread;

public class ThreadTest2 extends Thread {
private int threadNo;
private String lock;
public ThreadTest2(int threadNo, String lock) {
this.threadNo = threadNo;
this.lock = lock;
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
String lock = new String("lock");
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new ThreadTest2(i, lock).start();
Thread.sleep(1);
}
}

public void run() {
synchronized (lock) {
for (int i = 1; i < 100; i++) {
System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
}
}
}
}

       我们注意到，该程序通过在main方法启动10个线程之前，创建了一个String类型的对象。并通过ThreadTest2的构造函数，将这个对象赋值给每一个ThreadTest2线程对象中的私有变量lock。根据Java方法的传值特点，我们知道，这些线程的lock变量实际上指向的是堆内存中的同一个区域，即存放main函数中的lock变量的区域。

        程序将原来run方法前的synchronized关键字去掉，换用了run方法中的一个synchronized块来实现。这个同步块的对象锁，就是 main方法中创建的那个String对象。换句话说，他们指向的是同一个String类型的对象，对象锁是共享且唯一的！

于是，我们看到了预期的效果：10个线程不再是争先恐后的报数了，而是一个接一个的报数。

 

再来看下面的例子：

package com.test.Thread;

public class ThreadTest3 extends Thread {

private int threadNo;
private String lock;

public ThreadTest3(int threadNo) {
this.threadNo = threadNo;
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new ThreadTest3(i).start();
Thread.sleep(1);
}
}

public static synchronized void abc(int threadNo) {
for (int i = 1; i < 100; i++) {
System.out.println("No." + threadNo + ":" + i);
}
}

public void run() {
abc(threadNo);
}
}

细心的读者发现了：这段代码没有使用main方法中创建的String对象作为这10个线程的线程锁。而是通过在run方法中调用本线程中一个静态的同步 方法abc而实现了线程的同步。我想看到这里，你们应该很困惑：这里synchronized静态方法是用什么来做对象锁的呢？
我们知道，对于同步静态方法，对象锁就是该静态方法所在的类的Class实例，由于在JVM中，所有被加载的类都有唯一的类对象，具体到本例，就是唯一的ThreadTest3.class对象。不管我们创建了该类的多少实例，但是它的类实例仍然是一个！

四、总结

1、对于同步的方法或者代码块来说，必须获得对象锁才能够进入同步方法或者代码块进行操作；

2、如果采用method级别的同步，则对象锁即为method所在的对象，如果是静态方法，对象锁即指method所在的Class对象(唯一)；

3、对于代码块，对象锁即指synchronized(abc)中的abc；

4、因为第一种情况，对象锁即为每一个线程对象，因此有多个，所以同步失效，第二种共用同一个对象锁lock，因此同步生效，第三个因为是static因此对象锁为ThreadTest3的class 对象，因此同步生效。

如果是同步代码块，则对象锁需要编程人员自己指定，一般有些代码为synchronized(this)只有在单态模式才生效；（本类的实例有且只有一个）

如果是同步方法，则分静态和非静态两种 。静态方法则一定会同步，非静态方法需在单例模式才生效，推荐用静态方法(不用担心是否单例)。

所以说，在Java多线程编程中，最常见的synchronized关键字实际上是依靠对象锁的机制来实现线程同步的。
我们似乎可以听到synchronized在向我们说：“给我一把 锁，我能创造一个规矩”。

一段synchronized的代码被一个线程执行之前，他要先拿到执行这段代码的权限，在 java里边就是拿到某个同步对象的锁（一个对象只有一把锁）； 如果这个时候同步对象的锁被其他线程拿走了，他（这个线程）就只能等了（线程阻塞在锁池等待队列中）。 取到锁后，他就开始执行同步代码(被synchronized修饰的代码）；线程执行完同步代码后马上就把锁还给同步对象，其他在锁池中等待的某个线程就可以拿到锁执行同步代码了。这样就保证了同步代码在统一时刻只有一个线程在执行。