導(dǎo)讀目錄
- 同步代碼塊
- 同步方法
- 釋放同步監(jiān)視器的鎖定(仔細看)
- 同步鎖(Lock)
- Lock和synchronized的選擇
- 鎖的相關(guān)概念介紹
- 死鎖
多線程情況下出現(xiàn)的錯誤往往是因為線程調(diào)度(該調(diào)度具有一定的隨機性)引起的,不過這種錯誤是可以從程序編寫上來避免的
1.同步代碼塊
為了解決代碼這些問題，Java多線程支持引入了同步監(jiān)視器,使用同步監(jiān)視器的通用方法就是同步代碼塊，格式如下：
//該段代碼塊往往被放置在方法體內(nèi)初婆，且是在run()或call()方法體中
synchronized(obj) {
//此處的代碼就是同步代碼塊
...
}
其中的obj是這段同步代碼塊的同步監(jiān)視器抓督，這段代碼的含義是：線程開始執(zhí)行同步代碼塊之前，必須先獲得同步監(jiān)視器的鎖定
這段代碼執(zhí)行的過程：加鎖 -> 修改 -> 釋放所
注：
1.雖然Java程序允許使用任何對象作為同步監(jiān)視器璃哟，但推薦使用可能被并發(fā)訪問的共享資源充當(dāng)同步監(jiān)視器归园。例如銀行取錢例子中亭枷，選擇將使用賬戶(account)作為同步監(jiān)視器。
2.共享資源的代碼區(qū)也被稱為臨界區(qū)掏熬，如上面的同步代碼塊
3.synchronized關(guān)鍵字可以修飾代碼塊和方法佑稠，但不能修飾構(gòu)造器和成員變量
2.同步方法
用synchronized來修飾某個方法，則該方法就被稱為同步方法旗芬，synchronized修飾的實例方法(即非靜態(tài)方法)而言舌胶，其監(jiān)視器無需顯示指定，是this,即方法調(diào)用者
使用同步方法可以很方便的實現(xiàn)線程安全的類疮丛，(加了同步方法的類變成了線程安全的類 )該類具有的特點：
1.該類的對象可以被多個線程安全的訪問
2.每個線程調(diào)用該對象的任意的方法之后都能得到正確的結(jié)果
3.每個線程調(diào)用該對象的任意方法之后幔嫂，該對象狀態(tài)依然保持合理狀態(tài)
//銀行取錢的例子：賬戶類
public class Account {
...
//同步方法: 取錢的操作,
public synchronized void draw(double drawAmount) {
...
}
}
注意：
1.不要對線程安全類的所有方法都同步(為了盡量保證程序的效率)，只對那些共享資源加同步
2.如果可變類有兩種運行環(huán)境：單線程誊薄、多線程環(huán)境履恩，則應(yīng)該為該可變類提供兩個版本，即線程不安全版本和線程安全版本暇屋。在單線程中使用線程不安全的版本似袁，以保證性能。在多線程環(huán)境下使用多線程版本咐刨，以保證安全
3.不可變類總是線程安全的昙衅，而可變類往往是線程不安全的。將可變類設(shè)置成線程安全的是以犧牲其運行效率為代價的
3.釋放同步監(jiān)視器的鎖定
任何線程進入同步代碼塊定鸟、同步方法之前鸳碧，都必須先獲得對同步監(jiān)視器的鎖定，處理完資源后熏迹，又得釋放對同步監(jiān)視器的鎖定，而程序是無法顯式釋放這個鎖定材原，那么線程在什么情況在會釋放對同步監(jiān)視器的鎖定？
1.當(dāng)前線程的同步方法季眷、同步代碼塊正常執(zhí)行結(jié)束余蟹；
2.當(dāng)前線程在同步代碼塊、同步方法中遇到break子刮，return終止了該代碼塊威酒、方法的繼續(xù)執(zhí)行
3.當(dāng)前線程在同步代碼塊、同步方法中出現(xiàn)了未處理的Error, Exception, 導(dǎo)致了該代碼塊挺峡、方法異常結(jié)束
4.當(dāng)前線程在執(zhí)行同步代碼塊葵孤、同步方法時，程序執(zhí)行了同步監(jiān)視器對象的wait()方法橱赠，則當(dāng)前線程暫停尤仍，并釋放同步監(jiān)視器
請注意：下面的情況并不會導(dǎo)致線程釋放同步監(jiān)視器：
1.當(dāng)前線程在執(zhí)行同步代碼塊、同步方法時狭姨，程序調(diào)用了Thread.sleep(), Thread.yield()方法來暫停當(dāng)前線程的執(zhí)行宰啦，當(dāng)前線程不是釋放同步監(jiān)視器
2.線程執(zhí)行同步代碼塊時，其他線程調(diào)用了該線程的suspend()方法(即在一個線程中讓其他的線程執(zhí)行suspend()方法)將該線程掛起送挑，則該線程是不會釋放同步監(jiān)視器绑莺。當(dāng)然了，要盡量避免使用suspend()方法和resume()方法來控制線程
4.同步鎖(Lock)
這種情況下是不存在同步監(jiān)視器的惕耕，該Lock對象被稱為同步鎖纺裁。
前面講的同步代碼塊和同步方法中，當(dāng)一個線程獲取了對應(yīng)的鎖司澎，并執(zhí)行該代碼塊時欺缘，其他線程便只能一直等待，直到等待到線程釋放鎖挤安，那么如果這個得到鎖的線程由于要等待IO或者其他原因（比如調(diào)用sleep方法）被阻塞了谚殊，但是又沒有釋放鎖，其他線程便只能干巴巴地等待蛤铜。
因此就需要有一種機制可以不讓等待的線程一直無期限地等待下去（比如只等待一定的時間或者能夠響應(yīng)中斷）
再比如當(dāng)有多個線程讀寫文件時嫩絮，讀操作和寫操作會發(fā)生沖突，寫操作和寫操作會發(fā)生沖突围肥，但是讀操作和讀操作不會發(fā)生沖突現(xiàn)象剿干。
Java5以后，提供了一種功能更強大的線程同步機制：通過顯式定義同步鎖對象來實現(xiàn)同步穆刻，該所對象由Lock對象來充當(dāng)置尔，就可以滿足上面說的要求
也就是說Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下幾點：
(1)Lock不是Java語言內(nèi)置的氢伟，synchronized是Java語言的關(guān)鍵字榜轿，因此是內(nèi)置特性幽歼。Lock是一個類，通過這個類可以實現(xiàn)同步訪問谬盐；
(2)Lock和synchronized有一點非常大的不同甸私，采用synchronized不需要用戶去手動釋放鎖，當(dāng)synchronized方法或者synchronized代碼塊執(zhí)行完之后设褐，系統(tǒng)會自動讓線程釋放對鎖的占用颠蕴；而Lock則必須要用戶去手動釋放鎖，如果沒有主動釋放鎖助析，就有可能導(dǎo)致出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象, 注意：必須主動去釋放鎖，并且在發(fā)生異常時椅您，不會自動釋放鎖
(1)Lock鎖
Lock<>(根接口)
|
ReentrantLook外冀，可重入鎖, 常用
//Lock的源碼
public interface Lock {
void lock(); //用來獲取鎖。如果鎖已被其他線程獲取掀泳，則進行等待
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock(); //嘗試獲取鎖雪隧，如果獲取成功，則返回true,反之返回false, 即不會等待著獲取鎖
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; //嘗試獲取鎖,拿不到鎖時會等待 time 時間, 在此時間內(nèi)直到獲取到(并返回true)员舵，或者沒有等待到(并返回false)
void unlock(); //釋放鎖
Condition newCondition(); //用于線程通信中
}
方法講解：
**(1) void lock();**
用來獲取鎖脑沿。如果鎖已被其他線程獲取，則進行等待
銀行取錢的例子, 使用lock()方法時：
public class Account {
//定義鎖對象
private final ReentrantLock reLock = new ReentrantLock();
....
//取錢操作
public void draw(double drawAccount) {
//加鎖
reLock.lock();
try{
... //取錢的邏輯代碼
}finally {
//釋放鎖,放在這里是為了確保鎖一定能被釋放马僻，及時在發(fā)生異常情況后
reLock.unlock();
}
}
}
**(2) boolean tryLock();**
嘗試獲取鎖庄拇，如果獲取成功，則返回true, 反之返回false韭邓。該方法會立即返回結(jié)果措近，不會因為沒有得到鎖而等待著獲取鎖
**(3) boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;**
嘗試獲取鎖,拿不到鎖時會等待time時間, 在此時間內(nèi)直到獲取到(并返回true)，或者沒有等待到(并返回false)
采用tryLock()方法時：
Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
try{
//處理任務(wù)
}catch(Exception ex){
... //處理異常
}finally{
lock.unlock(); //釋放鎖
}
}else {
//如果不能獲取鎖女淑，則直接做其他事情
}
**void lockInterruptibly() throws InterruptedException;**
lockInterruptibly()方法比較特殊瞭郑，當(dāng)通過這個方法去獲取鎖時，如果線程正在等待獲取鎖鸭你，則這個線程能夠響應(yīng)中斷(即調(diào)用該線程的interrupt()方法)屈张，即停止等待。其他的方法和synchronized修飾的代碼塊和方法都不會相應(yīng)該中斷
//注意這里要處理InterruptedException異常
public void method() throws InterruptedException {
lock.lockInterruptibly();
try {
//.....
}
finally {
lock.unlock();
}
}
**注意：**當(dāng)一個線程獲取了鎖之后袱巨，是不會被interrupt()方法中斷的阁谆。因為單獨調(diào)用interrupt()方法(Thread類的方法)不能中斷**正在運行**過程中的線程，只能中斷**阻塞過程**中的線程瓣窄。
######(2)ReadWriteLock
讀寫鎖笛厦，允許對共享資源并發(fā)訪問
ReadWriteLock<>(根接口)
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ReentrantReadWriteLook(可重入讀寫鎖)
StampedLock (Java8新增的)
**(1)采用ReentrantReadWriteLock鎖**
在對數(shù)據(jù)進行讀寫的時候，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性俺夕，需要**讀和寫是互斥**的裳凸，**寫和寫是互斥**的贱鄙，但是**讀和讀是不需要互斥**的，這樣讀和讀不互斥性能更高些
ReentrantReadWriteLock里面提供了很多豐富的方法姨谷，不過最主要的有兩個方法：**readLock()**和**writeLock()**用來獲取讀鎖和寫鎖
public class Data {
//定義可讀寫鎖
private ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
...
//寫數(shù)據(jù)
public void set(int data) {
rwl.writeLock().lock();// 取到寫鎖
try {
... //處理過程
} finally {
rwl.writeLock().unlock();// 釋放寫鎖
}
}
//讀數(shù)據(jù)
public void get() {
rwl.readLock().lock();// 取到讀鎖
try {
... //處理過程
} finally {
rwl.readLock().unlock();// 釋放讀鎖
}
}
}
**注意：**的是逗宁，如果有一個線程已經(jīng)占用了讀鎖，則此時其他線程如果要申請寫鎖梦湘，則申請寫鎖的線程會一直等待釋放讀鎖瞎颗。如果有一個線程已經(jīng)占用了寫鎖，則此時其他線程如果申請寫鎖或者讀鎖捌议，則申請的線程會一直等待釋放寫鎖哼拔。
######5.Lock和synchronized的選擇
總結(jié)來說，Lock和synchronized有以下幾點不同：
1)Lock是一個接口瓣颅，而synchronized是Java中的關(guān)鍵字倦逐，synchronized是內(nèi)置的語言實現(xiàn)；
2)synchronized在發(fā)生異常時宫补，會自動釋放線程占有的鎖檬姥，因此不會導(dǎo)致死鎖現(xiàn)象發(fā)生；而Lock在發(fā)生異常時粉怕，如果沒有主動通過unLock()去釋放鎖健民，則很可能造成死鎖現(xiàn)象，因此使用Lock時需要在finally塊中釋放鎖贫贝；
3)Lock可以讓等待鎖的線程響應(yīng)中斷(需要使用lockInterruptibly()方法)秉犹，而synchronized卻不行，使用synchronized時平酿，等待的線程會一直等待下去凤优，不能夠響應(yīng)中斷；
4)通過Lock可以知道有沒有成功獲取鎖蜈彼，而synchronized卻無法辦到筑辨。
5)Lock可以提高多個線程進行讀操作的效率。**記仔夷妗：寫/寫互拆棍辕，讀/寫互拆，讀/讀不互拆**
在性能上來說还绘，如果競爭資源不激烈楚昭，兩者的性能是差不多的，而當(dāng)競爭資源非常激烈時(即有大量線程同時競爭)拍顷，此時Lock的性能要遠遠優(yōu)于synchronized抚太。所以說，在具體使用時要根據(jù)適當(dāng)情況選擇。
**注意：**上面介紹的三種同步方法尿贫，都遵循了一個規(guī)則: ***加鎖 -> 修改 -> 釋放鎖 ***
######6.鎖的相關(guān)概念介紹
**1.可重入鎖**
如果鎖具備可重入性(即不需要重復(fù)申請鎖)电媳，則稱作為可重入鎖。像**synchronized**和**ReentrantLock庆亡、ReentrantReadWriteLock**都是可重入鎖匾乓。可重入性在我看來實際上表明了鎖的分配機制：基于線程的分配又谋，而不是基于方法調(diào)用的分配拼缝。
class MyClass {
public synchronized void method1() {
method2();
}
public synchronized void method2() {
...
}
}
上述代碼中的兩個方法method1和method2都用synchronized修飾了，假如某一時刻彰亥，線程A執(zhí)行到了method1咧七，此時線程A獲取了這個對象的鎖，而由于method2也是synchronized方法任斋，假如synchronized不具備可重入性猪叙，此時線程A需要重新申請鎖。但是這就會造成一個問題仁卷，因為線程A已經(jīng)持有了該對象的鎖，而又在申請獲取該對象的鎖犬第，這樣就會線程A一直等待永遠不會獲取到的鎖锦积。而由于synchronized和Lock都具備可重入性，所以不會發(fā)生上述現(xiàn)象歉嗓。
**2.可中斷鎖**
可中斷鎖：就是可以相應(yīng)中斷的鎖丰介。在Java中，synchronized就不是可中斷鎖鉴分，而Lock是可中斷鎖, 即lockInterruptibly()方法哮幢。
**3.公平鎖**
**公平鎖**即盡量以請求鎖的順序來獲取鎖。比如同是有多個線程在等待一個鎖志珍，當(dāng)這個鎖被釋放時橙垢，等待時間最久的線程（最先請求的線程）會獲得該所，這種就是公平鎖伦糯。
**非公平鎖**即無法保證鎖的獲取是按照請求鎖的順序進行的柜某。這樣就可能導(dǎo)致某個或者一些線程永遠獲取不到鎖。
在Java中敛纲，synchronized就是非公平鎖喂击，它無法保證等待的線程獲取鎖的順序。而對于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock淤翔，它默認(rèn)情況下是非公平鎖(無參構(gòu)造器)翰绊，但是可以設(shè)置為公平鎖(用有參構(gòu)造器)。
``
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); //為非公平鎖
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); //true為公平鎖，false為非公平鎖
4.讀寫鎖
讀寫鎖將對一個資源（比如文件）的訪問分成了2個鎖监嗜，一個讀鎖和一個寫鎖谐檀。正因為有了讀寫鎖，才使得多個線程之間的讀操作不會發(fā)生沖突秤茅。ReadWriteLock就是讀寫鎖稚补，它是一個接口，ReentrantReadWriteLock實現(xiàn)了這個接口框喳】文唬可以通過readLock()獲取讀鎖，通過writeLock()獲取寫鎖五垮。
7.死鎖
當(dāng)兩個線程相互等待對方釋放鎖同步監(jiān)視器時就會放生死鎖現(xiàn)象乍惊，Java虛擬機并沒有檢測(而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計中考慮了監(jiān)測死鎖以及從死鎖中恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫如果監(jiān)測到了一組事物發(fā)生了死鎖時放仗，將選擇一個犧牲者并放棄這個事物)润绎，也沒有采取措施來處理死鎖，所以所線程編程時應(yīng)該采取措施避免死鎖出現(xiàn)
出現(xiàn)死鎖诞挨，整個程序不會發(fā)生任何異常莉撇，也不會給出任何提示，只是所有線程一直處于阻塞狀態(tài)惶傻，無法繼續(xù)執(zhí)行
死鎖很容易發(fā)生棍郎，尤其是當(dāng)系統(tǒng)中有多個同步監(jiān)視器時
(1)產(chǎn)生死鎖的案例及原因
1.最簡單的死鎖案例：
Java中死鎖最簡單的情況是，一個線程T1持有鎖L1并且申請獲得鎖L2银室，而另一個線程T2持有鎖L2并且申請獲得鎖L1涂佃，因為默認(rèn)的鎖申請操作都是阻塞的，所以線程T1和T2永遠被阻塞了蜈敢。導(dǎo)致了死鎖
2.稍微復(fù)雜點的案例
多個線程形成了一個死鎖的環(huán)路辜荠，比如：線程T1持有鎖L1并且申請獲得鎖L2，而線程T2持有鎖L2并且申請獲得鎖L3抓狭，而線程T3持有鎖L3并且申請獲得鎖L1伯病，這樣導(dǎo)致了一個鎖依賴的環(huán)路：T1依賴T2的鎖L2，T2依賴T3的鎖L3辐宾，而T3依賴T1的鎖L1狱从。從而導(dǎo)致了死鎖。
產(chǎn)生死鎖可能性的最根本原因是：
(1)鎖交叉現(xiàn)象：線程在獲得一個鎖L1的情況下再去申請另外一個鎖L2叠纹，也就是鎖L1在沒有釋放鎖L1的情況下季研，又去申請獲得鎖L2，這個是產(chǎn)生死鎖的最根本原因誉察。
(2)阻塞：另一個原因是默認(rèn)的鎖申請操作是阻塞的与涡。
(2)如何避免產(chǎn)生死鎖
1.避免鎖交叉：避免在一個對象的同步方法中調(diào)用其它對象的同步方法(會造成鎖交叉)，那么就可以避免死鎖產(chǎn)生的可能性
2.使用非阻塞式的鎖：使用非阻塞式的鎖,例如Lock的tryLock()鎖，獲取不到鎖時驼卖，會釋放自己已獲得鎖氨肌，并睡眠一小段時間，過會再重新申請酌畜。這樣就會打破鎖交叉現(xiàn)象
3.縮小鎖范圍：盡量避免使用靜態(tài)同步方法怎囚，因為靜態(tài)同步相當(dāng)于全局鎖, 而我們要盡量減小鎖范圍
4.盡量避免然一個線程執(zhí)行過程中同時只需要一把鎖(這個方法不太現(xiàn)實，但是一種方法桥胞，看看就好)
