Java 多线程（四）——线程同步（synchronized、ReentrantLock）

同步，是指协同步调，按预定的先后次序进行运行。而不是从字面上理解的“一起工作”。
#1 一个线程安全问题
　　银行取钱问题：使用两个线程来模拟两个人对同一账户取钱操作。

package thread;

/**
* Created by Zen9 on 2016/3/9.
*/
public class DrawTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个账户
Account account = new Account(1000);
//模拟两个线程对同一个账户取钱
new DrawThread("A",account,800).start();
new DrawThread("B",account,800).start();
}
}

//账户
class Account{
//余额
private double balance;

public Account(double balance){
this.balance = balance;
}

public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}

public void draw(double drawAmount){
if (balance >= drawAmount){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException ex){
ex.printStackTrace();
}
balance -= drawAmount;
System.out.println("余额为：" + balance);
}else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
}
}
}

//取钱线程
class DrawThread extends Thread{
private Account account;
private double drawAmount;
public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){
super(name);
this.account = account;
this.drawAmount = drawAmount;
}

@Override
public void run() {
account.draw(drawAmount);
}
}

运行上面程序，有可能出现如下结果，这是不希望出现的错误：



#2 synchronized关键字实现同步
　　使用***对象互斥锁***来保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记保证在任一时刻，只有一个线程访问该对象。使用***synchronized***关键字与对象互斥锁联系。
##2.1 同步代码块
　　Java多线程引入同步监视器来解决多线程并发访问问题：

synchronized(obj)
{
　　//同步代码块
　　...
}

　　其中，obj就是同步监视器。线程开始执行同步代码之前，必须先获得对同步监视器的锁定，即获得对象的互斥锁。
　　同步监视器的目的是阻止多个线程对统一个共享资源进行并发访问，因此通常推荐使用可能被并发访问的共享资源充当同步监视器。

　　改写上面的DrawThread类的run()方法为同步代码块：

//取钱线程
class DrawThread extends Thread{
private Account account;
private double drawAmount;
public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){
super(name);
this.account = account;
this.drawAmount = drawAmount;
}

@Override
public void run() {
//使用account作为同步监
3ff0
视器，任何线程进入同步代码之前
//必须先获得account对象的锁定，其他线程无法获得锁
// 逻辑：“加锁、修改、释放锁”
synchronized (account) {    //////修改之处///////
account.draw(drawAmount);
}
}
}

##2.2 同步方法
　　synchronized关键字还可以放到方法声明中，表示整个方法为同步方法，例如：

//账户
class Account{
//余额
private double balance;

public Account(double balance){
this.balance = balance;
}

public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}

//synchronized修饰方法
synchronized public void draw(double drawAmount){   //////修改之处///////
if (balance >= drawAmount){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException ex){
ex.printStackTrace();
}
balance -= drawAmount;
System.out.println("余额为：" + balance);
}else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
}
}
}

//取钱线程
class DrawThread extends Thread{
private Account account;
private double drawAmount;
public DrawThread(String name,Account account,double drawAmount){
super(name);
this.account = account;
this.drawAmount = drawAmount;
}

@Override
public void run() {
account.draw(drawAmount);
}
}

　　运行结果与synchronized修饰代码块一样。

　　对于synchronized修饰的实例方法（非static方法），无须显示指定同步监视器，同步方法的同步监视器是this，即调用该方法的对象。
##2.3 释放监视器的锁定
　　线程进入同步代码块（方法）之前，会对同步监视器加锁。程序无法显示释放对同步监视器的锁定，当出现如下情况时会释放：

同步方法（代码块）执行结束时

在同步方法（代码块）中遇到break、return等终止语句

在同步方法（代码块）中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束

在同步方法（代码块）中执行了同步监视器对象的wait()方法，当前线程暂停，释放同步监视器

线程不会释放同步监视器的情况：

线程执行同步方法（代码块）时，程序调用了Thread.sleep()、Thread.yield()方法来暂停当前线程的执行

线程执行同步方法（代码块）时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起

#3 同步锁（Lock对象）实现同步
　　同步锁由Lock对象充当，通过显示定义同步锁对象来实现同步。

　　Lock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具，比较常用的是ReentrantLock（可重入锁），该Lock对象可以显式地加锁、释放锁。

　　ReentrantLock锁具有可重入性，即一个线程可以对已被加锁的ReentrantLock锁再次加锁。

改写上面Account类：

//账户
class Account{

private double balance;

public Account(double balance){
this.balance = balance;
}

public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}

//定义锁对象
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  //////修改之处///////

public void draw(double drawAmount){
//加锁
lock.lock();  //////修改之处////////
try{
if (balance >= drawAmount){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱成功！取出金额为：" + drawAmount);
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException ex){
ex.printStackTrace();
}
balance -= drawAmount;
System.out.println("余额为：" + balance);
}else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足！");
}
}finally {
//释放锁
lock.unlock();  //////修改之处///////
}
}
}

　　使用Lock与使用synchronized同步代码块相似，同样符合“加锁、修改、解锁”的逻辑。只是Lock是显式使用Lock对象作为同步锁，而synchronized同步代码块是使用当前对象作为同步监视器。
#4 死锁
　　当两（多）个线程互相等待对方释放资源（同步监视器）时就会发生死锁。一旦发生死锁，整个程序既不会发生任何异常，也不会出现任务提示，只是所有线程都处于阻塞状态，无法继续。

例如：

package thread;

/**
* Created by Zen9 on 2016/3/9.
*/
public class DeadLockTest {
public static void main(String[] args) {
DeadLock deadLock = new DeadLock();
new Thread(deadLock).start();
deadLock.init();
}
}

class DeadLock implements Runnable{
A a = new A();
B b = new B();
public void init(){
Thread.currentThread().setName("主线程");
a.Amethod(b);
System.out.println("进入主线程之后");
}

@Override
public void run() {
Thread.currentThread().setName("副线程");
b.Bmethod(a);
System.out.println("进入副线程后");
}
}

class A{
//进入该方法前，对A实例加锁
synchronized public void Amethod(B b){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入A实例的Amethod方法");
try {
Thread.sleep(200);
}catch (InterruptedException ex){
ex.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 企图调用B的B_another_method方法");

//视图调用B实例的方法，但B实例已被锁定
b.B_another_method();
}

synchronized public void A_another_method(){
System.out.println("进入A类的A_another_method方法");
}
}

class B{
//进入该方法时，对B实例加锁
synchronized public void Bmethod(A a){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入B实例的Bmethod方法");
try {
Thread.sleep(200);
}catch (InterruptedException ex){
ex.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 企图调用A的A_another_method方法");

//视图调用A实例的方法，但A实例已被锁定
a.A_another_method();
}

synchronized public void B_another_method(){
System.out.println("进入B类的B_another_method方法");
}
}

5 其他

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