架构师养成记--线程基础

Posted 2020-08-21 司广孟

　　为什么要拿线程开头呢？因为线程太重要了，先不说工作中有多重要，单是和money直接挂钩的开发工程师面试就必问题，要是面试没问相关问题的话，要么是应聘者太菜面试官懒得问了，要么是公司太菜，根本不关心多线程的问题。

一、线程安全问题

　　当多个线程访问某一个类的时候，这个类都能表现出正确的行为，那么这个类就是线程安全的。

　　synchronized可以加在任意对象及方法上加锁，加锁的这段代码就成为互斥区或者临界区

　　

　　下面是关于线程安全的一个小示例，关键点就在synchronized这个词上

 1 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 2 
 3 /**
 4  * 线程安全概念：当多个线程访问某一个类（对象或方法）时，这个对象始终都能表现出正确的行为，那么这个类（对象或方法）就是线程安全的。
 5  * synchronized：可以在任意对象及方法上加锁，而加锁的这段代码称为"互斥区"或"临界区"
 6  * @author alienware
 7  *
 8  */
 9 public class MyThread extends Thread{
10     
11     private int count = 5 ;
12     
13     //synchronized加锁
14     public synchronized void run(){
15         count--;
16         System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = "+ count);
17     }
18     
19     public static void main(String[] args) {
20         /**
21          * 分析：当多个线程访问myThread的run方法时，以排队的方式进行处理（这里排对是按照CPU分配的先后顺序而定的），
22          *         一个线程想要执行synchronized修饰的方法里的代码：
23          *         1 尝试获得锁
24          *         2 如果拿到锁，执行synchronized代码体内容；拿不到锁，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止，
25          *            而且是多个线程同时去竞争这把锁。（也就是会有锁竞争的问题）
26          */
27         MyThread myThread = new MyThread();
28         Thread t1 = new Thread(myThread,"t1");
29         Thread t2 = new Thread(myThread,"t2");
30         Thread t3 = new Thread(myThread,"t3");
31         Thread t4 = new Thread(myThread,"t4");
32         Thread t5 = new Thread(myThread,"t5");
33         t1.start();
34         t2.start();
35         t3.start();
36         t4.start();
37         t5.start();
38     }
39 }

 

二、多个线程多把锁

多个线程，每个线程都能拿到自己指定的锁，拿到锁后执行synchronized方法体的内容.

看看下面的示例代码，你觉得打印出来的结果会是什么样的呢？是不是觉得应该是这样的？

（预想执行结果）

 1 /**
 2  * 关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码（方法）当做锁，
 3  * 所以代码中哪个线程先执行synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属对象的锁（Lock），
 4  * 
 5  * 在静态方法上加synchronized关键字，表示锁定.class类，类一级别的锁（独占.class类）。
 6  * @author alienware
 7  *
 8  */
 9 public class MultiThread {
10 
11     private int num = 0;
12     
13     /** static */
14     public synchronized void printNum(String tag){
15         try {
16             
17             if(tag.equals("a")){
18                 num = 100;
19                 System.out.println("tag a, set num over!");
20                 Thread.sleep(1000);
21             } else {
22                 num = 200;
23                 System.out.println("tag b, set num over!");
24             }
25             
26             System.out.println("tag " + tag + ", num = " + num);
27             
28         } catch (InterruptedException e) {
29             e.printStackTrace();
30         }
31     }
32     
33     //注意观察run方法输出顺序
34     public static void main(String[] args) {
35         
36         //俩个不同的对象
37         final MultiThread m1 = new MultiThread();
38         final MultiThread m2 = new MultiThread();
39         
40         Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
41             @Override
42             public void run() {
43                 m1.printNum("a");
44             }
45         });
46         
47         Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
48             @Override 
49             public void run() {
50                 m2.printNum("b");
51             }
52         });        
53         
54         t1.start();
55         t2.start();
56         
57     }
58     
59     
60     
61     
62 }

 但实际上是这样的

 

 （实际结果）

为什么会出现这样的结果呢？那是因为m1和m2是两个对象，t1和t2分别拿到的是m1和m2折两个对象的锁，所以这两个线程的执行互不相干。

那我就像要得到之前预想的结果怎么办呢？那就使用类一级别的锁而不是对象锁，实现方法就是在除了加synchronized之外还需要static关键字。

 

 三、同步和异步

直接上代码：

 1 /**
 2  * 对象锁的同步和异步问题
 3  * @author alienware
 4  *
 5  */
 6 public class MyObject {
 7 
 8     public synchronized void method1(){
 9         try {
10             System.out.println(Thread.currentThread().getName());
11             Thread.sleep(4000);
12         } catch (InterruptedException e) {
13             e.printStackTrace();
14         }
15     }
16     
17     /** synchronized */
18     public void method2(){
19             System.out.println(Thread.currentThread().getName());
20     }
21     
22     public static void main(String[] args) {
23         
24         final MyObject mo = new MyObject();
25         
26         /**
27          * 分析：
28          * t1线程先持有object对象的Lock锁，t2线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法
29          * t1线程先持有object对象的Lock锁，t2线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步
30          */
31         Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
32             @Override
33             public void run() {
34                 mo.method1();
35             }
36         },"t1");
37         
38         Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
39             @Override
40             public void run() {
41                 mo.method2();
42             }
43         },"t2");
44         
45         t1.start();
46         t2.start();
47         
48     }
49     
50 }

如果method2也加上了synchronized关键字，那么字符串“t2”会在“t1”字符串打印出来4秒后再打印出来，这时我们就说method1和method2是同步的。

如果method2去掉了synchronized关键字，那么“t1”字符串和“t2”字符串几乎是同时打印出来的，这时我们就说method1和method2是异步的。

同步的原因是加锁后两个线程只有mo这一个对象锁。