Java线程同步synchronized方法与方法块

Posted 2021-12-08 轻狂书生han

线程同步

多个线程操作同一个资源

• 并发：同一个对象被多个线程同时操作

• 显示生活中，我们会遇到“同一个医院，多个人都想使用”的问题，比如，食堂排队打饭，每个人都想吃饭，嘴甜饭的解决方法就是，排队，一个一个来

• 处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时候我们就需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程，进入这个对象等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。（并发！！）

队列和锁

当一下有三个人同时打饭，就会造成混乱。所以需要锁这个机制。为了确保安全

线程同步

• 由于同一个进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问的冲突问题，为了保证数据在方法中被访问的正确性，在访问时加入锁机制synchronized，当一个线程获得对象的排他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可，存在一下问题：
  • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起；
  • 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题；
  • 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置问题，引起性能问题。

package com.syn;

//不安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {

    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();


        new Thread(station,"苦逼的我").start();
        new Thread(station,"机制的你们").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{

    //票
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true;//循环标志，外部停止方式
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            buy();
        }
    }

    private void buy() {
        //判断是否有票
        if(ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }

}

有负一，线程不安全有负数

• 为什么会出现负数？

• 当票还剩下一张的时候，线程同时取票，就会造成出现-11的状况。

package com.syn;

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        Drawing you  = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing  grilFriend = new Drawing(account,50,"grilFriend");

        you.start();
        grilFriend.start();
    }
}


//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

    public Account(int money,String name){
        this.money = money;
        this.name = name;
    }

}

//银行：模拟 取款

class Drawing extends Thread{//不涉及多个线程操作同一个对象
    Account account;//账户
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //现在手里有多少钱
    int nowMoney;



    public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;


    }
    //取钱
    @Override
    public void run() {
        //判断有没有钱
        if (account.money-drawingMoney<0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
            return;
        }

        //sleep 可以放大问题的发生行

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        //卡内余额 = 余额 - 你取的钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //你手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;


        System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
        //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);

    }
}

package com.syn;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

睡眠3s后

package com.syn;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

同步方法

• 由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法体术一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法：synchronized发明回复和synchronized块

• synchronized方法控对“对象”的访问，每一个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，知道该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行

同步方法弊端

同步块

• 同步块：synchronized(Obj){}

• Obj称之为同步监视器

  • Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
  • 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法监视器就是this，就是这个对象本身，活着是class[反射中讲解]

• 同步监视器的执行过程

  1.第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码.

  2.第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问.

  3.第一个线程访问完毕，解锁同步监视器.

  4.第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问.

package com.syn;

//不安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {

    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();


        new Thread(station,"苦逼的我").start();
        new Thread(station,"机制的你们").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{

    //票
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true;//循环标志，外部停止方式
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //synchronized 同步方法，锁的是this
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if(ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时

        Thread.sleep(100);

        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }

}

方法前面加synchronized

发现负数消失了

取钱的例子

package com.syn;

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        Drawing you  = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing  grilFriend = new Drawing(account,100,"grilFriend");

        you.start();
        grilFriend.start();
    }
}


//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

    public Account(int money,String name){
        this.money = money;
        this.name = name;
    }

}

//银行：模拟 取款

class Drawing extends Thread{//不涉及多个线程操作同一个对象
    Account account;//账户
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //现在手里有多少钱
    int nowMoney;



    public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;


    }
    //取钱
    //synchronized,默认锁的是this，需要同步块
    @Override
    public void run() {

        synchronized (account){
            //判断有没有钱
            if (account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
                return;
            }

            //sleep 可以放大问题的发生行

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }


            //卡内余额 = 余额 - 你取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //你手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;


            System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
            //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);


        }


    }
}

锁this锁的是频行，我们需要锁得是账户

结婚积极改为1000

list使用synchronized代码块包起来

线程就能跑到10000了