【Java并發(fā)編程】2.1對象及變量的并發(fā)訪問——synchronized同步方法

前言

著重掌握如下技術(shù)點(diǎn)：
1.synchronized 對象監(jiān)視器為Object的使用暂幼；
2.synchronized 對象監(jiān)視器為Class時的使用蛛碌；
3.非線程安全時如何出現(xiàn)的炕檩；
4.關(guān)機(jī)字volatile的主要作用屎飘；
5.關(guān)鍵字volatile與synchronized的區(qū)別與使用情況凡人。

synchronized同步方法

非線程安全會在多個線程對同一個對象中的實(shí)例變量進(jìn)行并發(fā)訪問時發(fā)生措伐，產(chǎn)生的后果就是“臟讀”唠亚，也就是取到的數(shù)據(jù)是被更改過的区丑。
而線程安全就是已獲得的實(shí)例變量的值是經(jīng)過同步處理的棘利，不會出現(xiàn)臟讀的線程橱野。

2.1.1方法內(nèi)的變量為線程安全

“非線程安全”問題存在于“實(shí)例變量中”朽缴，如果是方法內(nèi)部的私有變量善玫，則不存在“非線程安全問題”，所以結(jié)果也是線程安全的密强。
下面例子實(shí)現(xiàn)方法內(nèi)部聲明一個變量茅郎，是不存在非線程安全問題的。

public class HasSelfPrivateNum {

    public void addI(String userName) {
        int num;
        if(userName.equals("a")){
            num=100;
            System.out.println("a set off");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{
            num=200;
            System.out.println("b set off");
        }
        System.out.println(userName+" num="+num);
    }
}

class ThreadA extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadA(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("a");
    }
}

class ThreadB extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadB(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("b");
    }
}

class Run{
    public static void main(String[] args) {
        HasSelfPrivateNum numRef = new HasSelfPrivateNum();
        ThreadA threadA = new ThreadA(numRef);
        threadA.start();
        ThreadB threadB = new ThreadB(numRef);
        threadB.start();
    }
}

結(jié)果為：

b set off
b num=200
a set off
a num=100

可見方法中的內(nèi)部變量num所執(zhí)行的操作不存在非線程安全問題或渤。

2.1.2實(shí)例變量非線程安全

如果多個線程共同訪問一個對象中的實(shí)例變量就有可能出現(xiàn)“非線程安全問題”系冗。
用線程訪問的對象中如果有多個實(shí)例變量，則運(yùn)行結(jié)果有可能出現(xiàn)交叉的情況薪鹦。
如果對象中僅有一個實(shí)例變量掌敬，則有可能出現(xiàn)覆蓋。

/**
 * 實(shí)例變量num被多個線程訪問
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-25 14:15
 */

public class HasSelfPrivateNum {

    private int num =0;

    public void addI(String userName) {
        if(userName.equals("a")){
            num=100;
            System.out.println("a set off");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{
            num=200;
            System.out.println("b set off");
        }
        System.out.println(userName+" num="+num);
    }
}

class ThreadA extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadA(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("a");
    }
}

class ThreadB extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadB(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("b");
    }
}

class Run{
    public static void main(String[] args) {
        HasSelfPrivateNum numRef = new HasSelfPrivateNum();
        ThreadA threadA = new ThreadA(numRef);
        threadA.start();
        ThreadB threadB = new ThreadB(numRef);
        threadB.start();
    }
}

a set off
b set off
b num=200
a num=200

本例子是兩個線程同時訪問一個沒用同步的的方法池磁，如果兩個線程同時操作業(yè)務(wù)對象中的實(shí)例變量奔害，則會出現(xiàn)“非線程安全”問題。解決方案是只要在方法前加synchronized關(guān)鍵字即可地熄。在兩個線程訪問同一個對象中的同步方法時一定是線程安全的华临。

2.1.3多個對象多個鎖

public class HasSelfPrivateNum {

    private int num = 0;

    synchronized  public void addI(String userName) {
        if(userName.equals("a")){
            num=100;
            System.out.println("a set off");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }else{
            num=200;
            System.out.println("b set off");
        }
        System.out.println(userName+" num="+num);
    }
}

class ThreadA extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadA(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("a");
    }
}

class ThreadB extends Thread {

    private HasSelfPrivateNum numRef;

    public ThreadB(HasSelfPrivateNum numRef) {
        this.numRef = numRef;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        numRef.addI("b");
    }
}

class Run{
    public static void main(String[] args) {
        HasSelfPrivateNum numRef = new HasSelfPrivateNum();
        HasSelfPrivateNum numRef2 = new HasSelfPrivateNum();
        ThreadA threadA = new ThreadA(numRef);
        threadA.start();
        ThreadB threadB = new ThreadB(numRef2);
        threadB.start();
    }
}

a set off
b set off
b num=200
a num=100

上述代碼由于創(chuàng)建了2個HasSelfPrivateNum 實(shí)例，擁有了兩個鎖端考，雖然方法是同步的雅潭，但是造成的結(jié)果卻是異步的。效果是先打印出b的值再打印出a的值却特。
為什么是這樣的呢扶供？synchronized關(guān)鍵字是對對象加鎖，而不是對方法或代碼塊加鎖裂明，上述例子中哪個線程先執(zhí)行帶synchronized的方法椿浓，哪個線程就先獲得該方法所屬對象的鎖Lock，其他線程等待，前提是多個線程訪問的是同一個對象轰绵。
但如果多個線程訪問多個對象粉寞，JVM就會創(chuàng)建多個鎖。上述問題就是如此左腔。

2.1.4synchronized方法與鎖對象

為了驗(yàn)證線程鎖的是對象唧垦，代碼如下：

/**
 * 驗(yàn)證線程鎖的是對象
 *
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-26 16:08
 */

public class SynchronizedMethodLock {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject = new MyObject();
        MyThreadA myThreadA = new MyThreadA(myObject);
        MyThreadB myThreadB = new MyThreadB(myObject);
        myThreadA.setName("A");
        myThreadB.setName("B");
        myThreadA.start();
        myThreadB.start();
    }
}

class MyObject{
    public void method() throws InterruptedException {
        System.out.println("begin threadName:"+Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("end");
    }
}
class MyThreadA extends Thread{

    private MyObject myObject;

    public MyThreadA(MyObject myObject) {
        this.myObject = myObject;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        try {
            myObject.method();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyThreadB extends Thread{

    private MyObject myObject;

    public MyThreadB(MyObject myObject) {
        this.myObject = myObject;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        try {
            myObject.method();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果為

begin threadName:A
begin threadName:B
A end
B end

當(dāng)method()方法用synchronized修飾時

public synchronized void method()

運(yùn)行結(jié)果為

begin threadName:A
A end
begin threadName:B
B end

可見調(diào)用關(guān)鍵字synchronized聲明的方法一定是排隊(duì)運(yùn)行的。另外只有共享的資源的讀寫訪問才需要同步化處理液样！
那其他方法在被調(diào)用時是什么效果呢振亮？如何查看Lock鎖對象的效果呢？更新代碼如下:

/**
 * 驗(yàn)證線程鎖的是對象
 *
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-26 16:08
 */

public class SynchronizedMethodLock {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject = new MyObject();
        MyThreadA myThreadA = new MyThreadA(myObject);
        MyThreadB myThreadB = new MyThreadB(myObject);
        myThreadA.setName("A");
        myThreadB.setName("B");
        myThreadA.start();
        myThreadB.start();
    }
}

class MyObject{
    public /*synchronized*/ void method() throws InterruptedException {
        System.out.println("begin threadName:"+Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end");
    }
}
class MyThreadA extends Thread{

    private MyObject myObject;

    public MyThreadA(MyObject myObject) {
        this.myObject = myObject;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        try {
            myObject.method();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyThreadB extends Thread{

    private MyObject myObject;

    public MyThreadB(MyObject myObject) {
        this.myObject = myObject;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        try {
            myObject.method();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

結(jié)果如下

begin threadName:A
begin threadName:B
A end
B end

可以看到即使methodA為同步方法鞭莽，線程A持有了myObject對象的鎖坊秸，但是線程B仍能夠異步調(diào)用非synchronized方法methodB。
繼續(xù)試驗(yàn)澎怒，在methodB方法上也加上synchronized

public synchronized void methodB()

運(yùn)行結(jié)果為按順序執(zhí)行褒搔。

begin methodA threadName:A
A end
begin methodB threadName:B
B end

以此可以得出結(jié)論
1）A線程先持有object對象的鎖，B線程可以以異步的方法調(diào)用object對象中非synchronized的方法喷面。
2）A線程先持有object對象的鎖星瘾，B線程如果這時調(diào)用object對象中的synchronized的方法那么需要等待，也就是同步惧辈。

2.1.5臟讀

前面說明了在多個線程調(diào)用同一方法時琳状，為了避免數(shù)據(jù)交叉的情況，用synchroinized同步盒齿。但是有些操作雖然在賦值時進(jìn)行了同步念逞，但在取值的時候可能出現(xiàn)意外，這種情況就是臟讀边翁。發(fā)生臟讀的情況是在讀取實(shí)例變量的時候翎承，此值已經(jīng)被其他線程更改過了。

/**
 * 臟讀現(xiàn)象
 *
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-26 17:07
 */

public class Run {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        PublicVar varRef = new PublicVar();
        ThreadA threadA = new ThreadA(varRef);
        threadA.start();
        threadA.setName("threadA");
        Thread.sleep(200);//打印結(jié)果受此值大小影響
        varRef.getValue();
    }
}
class PublicVar{
    public String username = "A";
    public String password = "AA";

    synchronized public void setValue(String username, String password) {
        try {
            this.username = username;
            Thread.sleep(5000);
            this.password = password;
            System.out.println("setValue method threadName="+Thread.currentThread().getName()+" username="+username+" password="+password);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void getValue() {
        System.out.println("getValue method threadName="+Thread.currentThread().getName()+" username="+username+" password="+password);
    }
}

class ThreadA extends Thread{
    private PublicVar var;

    public ThreadA(PublicVar var) {
        this.var = var;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        var.setValue("B","BB");
    }
}

程序運(yùn)行為：

getValue method threadName=main username=B password=AA
setValue method threadName=threadA username=B password=BB

出現(xiàn)臟讀是因?yàn)閜ublic void getValue()方法不是同步的倒彰，所以在任意時刻都可以調(diào)用审洞。
解決方案是加上同步關(guān)鍵字

synchronized public void getValue() {
        System.out.println("getValue method threadName="+Thread.currentThread().getName()+" username="+username+" password="+password);
    }

程序運(yùn)行正常,setValue和getValue被依次執(zhí)行。

setValue method threadName=threadA username=B password=BB
getValue method threadName=main username=B password=BB

小結(jié)：
1.當(dāng)A線程調(diào)用anyObject的synchronized的X方法時待讳，就取得了X方法鎖芒澜，更準(zhǔn)確的來說是anyObject的對象鎖，所以其他線程必須等A線程執(zhí)行完X方法才能調(diào)用X方法创淡，但是其他線程可以所以調(diào)用非synchronized的方法痴晦。
2.當(dāng)A線程調(diào)用anyObject的synchronized的X方法時，就取得了X方法鎖琳彩，更準(zhǔn)確的來說是anyObject的對象鎖誊酌，所以其他線程必須等A線程執(zhí)行完X方法才能調(diào)用X方法部凑，但是如果其他線程B調(diào)用聲明了synchronized的非X方法時，由于對象鎖被A線程持有碧浊，必須等A線程執(zhí)行完X方法后涂邀，才能執(zhí)行synchronized的非X方法。這種情況不會出現(xiàn)臟讀現(xiàn)象箱锐。

2.1.6鎖重入

synchronized擁有鎖重入功能比勉，通俗的講當(dāng)某個線程獲得對象鎖以后，在此請求此對象鎖可以在此得到該對象的鎖驹止。這也證明在一個synchronized方法/塊內(nèi)部調(diào)用本類的其他synchronized方法/塊是永遠(yuǎn)可以得到鎖的浩聋。
看代碼：

/**
 * 鎖重入
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-26 17:25
 */

public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadA threadA = new ThreadA();
        threadA.start();
    }
}

class Service{

    public synchronized void service1() {
        System.out.println("service1.");
        service2();
    }

    public synchronized void service2(){
        System.out.println("service2.");
        service3();
    }

    public synchronized void service3(){
        System.out.println("service3.");
    }

}

class ThreadA extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        Service service = new Service();
        service.service1();
    }
}

結(jié)果為

service1.
service2.
service3.

可重入的概念：當(dāng)一個線程持有對象鎖時，此時這個對象鎖還未被釋放臊恋，當(dāng)它再次請求獲得鎖時還是可以獲得衣洁。如果不能重入就會造成死鎖。
重入鎖也支持在父子類中調(diào)用抖仅。

2.1.7出現(xiàn)異常坊夫，鎖自動釋放

當(dāng)一個線程執(zhí)行異常時，其所持有的鎖自動釋放岸售。

2.1.8同步不具有繼承性

/**
 * 同步不具有繼承性
 *
 * @author Arthur
 * @date 2017-12-26 17:37
 */

public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        Sub subRef = new Sub();
        ThreadA threadA = new ThreadA(subRef);
        threadA.setName("A");
        threadA.start();
        ThreadB threadB = new ThreadB(subRef);
        threadB.setName("B");
        threadB.start();
    }
}

class Main{
    synchronized public void sleep(){
        try {
            System.out.println(" Main 下一步 sleep begin thread name="+Thread.currentThread().getName()+" time="+System.currentTimeMillis());
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println(" Main 下一步 sleep end thread name="+Thread.currentThread().getName()+" time="+System.currentTimeMillis());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class Sub extends Main{
    @Override
    public void sleep(){
        super.sleep();
        try {
            System.out.println(" Sub 下一步 sleep begin thread name="+Thread.currentThread().getName()+" time="+System.currentTimeMillis());
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println(" Sub 下一步 sleep end thread name="+Thread.currentThread().getName()+" time="+System.currentTimeMillis());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class ThreadA extends Thread{

    private Sub sub;

    public ThreadA(Sub sub) {
        this.sub = sub;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        sub.sleep();
    }
}

class ThreadB extends Thread{

    private Sub sub;

    public ThreadB(Sub sub) {
        this.sub = sub;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        sub.sleep();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

 Main 下一步 sleep begin thread name=A time=1514281689722
 Main 下一步 sleep end thread name=A time=1514281694722
 Main 下一步 sleep begin thread name=B time=1514281694722 
 Sub 下一步 sleep begin thread name=A time=1514281694722
 Main 下一步 sleep end thread name=B time=1514281699723
 Sub 下一步 sleep begin thread name=B time=1514281699723
 Sub 下一步 sleep end thread name=A time=1514281699723
 Sub 下一步 sleep end thread name=B time=1514281704723

由結(jié)果可看出同步未被繼承践樱。在子類的方法加上synchronized

public synchronized void sleep()

程序運(yùn)行正常：

 Main 下一步 sleep begin thread name=B time=1514281920201
 Main 下一步 sleep end thread name=B time=1514281925201
 Sub 下一步 sleep begin thread name=B time=1514281925201
 Sub 下一步 sleep end thread name=B time=1514281930201
 Main 下一步 sleep begin thread name=A time=1514281930201
 Main 下一步 sleep end thread name=A time=1514281935202
 Sub 下一步 sleep begin thread name=A time=1514281935202
 Sub 下一步 sleep end thread name=A time=1514281940202

下一節(jié)介紹2.2 synchronized同步語句塊

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者

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道士緝兇錄：失蹤的賣姜人
文/不壞的土叔我叫張陵梯找，是天一觀的道長唆阿。經(jīng)常有香客問我，道長锈锤，這世上最難降的妖魔是什么驯鳖？我笑而不...
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?港島之戀（遺憾婚禮）
正文為了忘掉前任闲询，我火速辦了婚禮，結(jié)果婚禮上浅辙，老公的妹妹穿的比我還像新娘扭弧。我一直安慰自己，他們只是感情好记舆，可當(dāng)我...
茶點(diǎn)故事閱讀 64,425評論 5贊 374
惡毒庶女頂嫁案：這布局不是一般人想出來的
文/花漫我一把揭開白布寄狼。她就那樣靜靜地躺著，像睡著了一般氨淌。火紅的嫁衣襯著肌膚如雪泊愧。梳的紋絲不亂的頭發(fā)上，一...
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城市分裂傳說
那天盛正，我揣著相機(jī)與錄音删咱，去河邊找鬼。笑死豪筝，一個胖子當(dāng)著我的面吹牛痰滋，可吹牛的內(nèi)容都是我干的。我是一名探鬼主播续崖，決...
沈念sama閱讀 38,432評論 3贊 401
雙鴛鴦連環(huán)套：你想象不到人心有多黑
文/蒼蘭香墨我猛地睜開眼敲街，長吁一口氣：“原來是場噩夢啊……” “哼！你這毒婦竟也來了严望？” 一聲冷哼從身側(cè)響起多艇，我...
開封第一講書人閱讀 37,088評論 0贊 261
萬榮殺人案實(shí)錄
序言：老撾萬榮一對情侶失蹤，失蹤者是張志新（化名）和其女友劉穎像吻，沒想到半個月后峻黍，有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體，經(jīng)...
沈念sama閱讀 43,586評論 1贊 300
?護(hù)林員之死
正文獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡拨匆，尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛以下內(nèi)容為張勛視角年9月15日...
茶點(diǎn)故事閱讀 36,028評論 2贊 325
?白月光啟示錄
正文我和宋清朗相戀三年姆涩，在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。大學(xué)時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片惭每。...
茶點(diǎn)故事閱讀 38,137評論 1贊 334
活死人
序言：一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡骨饿，死狀恐怖，靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出台腥，到底是詐尸還是另有隱情宏赘，我是刑警寧澤，帶...
沈念sama閱讀 33,783評論 4贊 324
?日本核電站爆炸內(nèi)幕
正文年R本政府宣布览爵，位于F島的核電站置鼻，受9級特大地震影響，放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏蜓竹。R本人自食惡果不足惜箕母，卻給世界環(huán)境...
茶點(diǎn)故事閱讀 39,343評論 3贊 307
男人毒藥：我在死后第九天來索命
文/蒙蒙一储藐、第九天我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。院中可真熱鬧嘶是，春花似錦钙勃、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
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一樁弒父案辖源，背后竟有這般陰謀
文/蒼蘭香墨我抬頭看了看天上的太陽。三九已至希太，卻和暖如春克饶，著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間，已是汗流浹背誊辉。一陣腳步聲響...
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情欲美人皮
我被黑心中介騙來泰國打工矾湃，沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道東北人堕澄。一個月前我還...
沈念sama閱讀 45,595評論 2贊 355
代替公主和親
正文我出身青樓邀跃，卻偏偏與公主長得像，于是被迫代替她去往敵國和親蛙紫。傳聞我的和親對象是個殘疾皇子拍屑，可洞房花燭夜當(dāng)晚...
茶點(diǎn)故事閱讀 42,901評論 2贊 345