多线程之锁机制

Posted 2020-11-07 StoneGeek

前言

　　在Java并发编程实战，会经常遇到多个线程访问同一个资源的情况，这个时候就需要维护数据的一致性，否则会出现各种数据错误，其中一种同步方式就是利用Synchronized关键字执行锁机制，锁机制是先给共享资源上锁，只有拿到锁的线程才可以访问共享资源，其他线程进入等待状态。下面将以实例代码讲解一下

一、wait()、nofity()、nofityAll()讲解

　　示例代码

package thread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by StoneGeek on 2018/5/19.
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 * 当线程执行wait()时，会把当前的锁释放，然后让出CPU，进入等待状态。
 * 当线程执行notify()/notifyAll()方法时，会唤醒一个处于等待状态该对象锁的线程，然后继续往下执行，直到执行完退出对象锁锁住的区域（synchronized修饰的代码块）后再释放锁
 * 个人认为synachronized（）{}执行完后会释放锁
 */
public class WaitNotify {
    static boolean flag = true;
    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread waitThread = new Thread(new Wait(), "WaitThread");
        waitThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        Thread notifyThread = new Thread(new Notify(), "NotifyThread");
        notifyThread.start();
    }

    static class Wait implements Runnable {
        public void run() {
            // 加锁，拥有lock的Monitor
            synchronized (lock) {
                // 当条件不满足时，继续wait，同时释放了lock的锁
                while (flag) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + " flag is true. wait@ "
                            + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss")
                            .format(new Date()));
                    try {
                        lock.wait();
                        System.out.println("此处继续执行"+Thread.currentThread().getName());
//                        flag=true;
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                // 条件满足时，完成工作
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " flag is false. running@ "
                        + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            }
            synchronized (lock){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结束");
            }
        }
    }

    // wait()会立刻释放synchronized（obj）中的obj锁，以便其他线程可以执行obj.notify()
    // 但是notify()不会立刻立刻释放sycronized（obj）中的obj锁，必须要等notify()所在线程执行完synchronized（obj）块中的所有代码才会释放这把锁.
    // yield(),sleep()不会释放锁
    static class Notify implements Runnable {
        public void run() {
            // 加锁，拥有lock的Monitor
            synchronized (lock) {
                // 获取lock的锁，然后进行通知，通知时不会释放lock的锁，
                // 直到当前线程释放了lock后，WaitThread才能从wait方法中返回
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " hold lock. notify @ "
                        + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
                lock.notifyAll();
                flag = false;
            }
            // 再次加锁
            synchronized (lock) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " hold lock again. sleep@ "
                        + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            }
            synchronized (lock){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结束");
            }
        }
    }
}

　　执行结果如下

1  WaitThread flag is true. wait@ 20:50:39
2  NotifyThread hold lock. notify @ 20:50:40
3  NotifyThread hold lock again. sleep@ 20:50:40
4  NotifyThread执行结束
5  此处继续执行WaitThread
6  WaitThread flag is false. running@ 20:50:40
7  WaitThread执行结束

　　解释：

　　首先创建一个lock对象，然后给这个lock上锁来对多个进程同步，flag是一个标志，用来跳出while循环。

   　 当线程执行wait()时，会把当前的锁释放，然后让出CPU，进入等待状态。

　　此时轮到notifythread线程，并且执行notifyAll()，这个意思是能够唤醒所有正在等待这个lock对象的monitor的线程，但是

　　必须要等notify()所在线程执行完synchronized（obj）块中的所有代码才会释放这把锁，

　　此时接着waitthread被唤醒，继续执行while循环，执行完之后，由于flag在notifythread中置为false，所以跳出while循环（如果在实例代码的wail()后加flag=true结果是截然不同，由于notirythread进程执行完，此时会一直陷入wait，大家可以试试），

　　执行console打印5 6 7

　　notify()与notifyAll()的区别　

　　notify()方法能够唤醒一个正在等待该对象的monitor的线程，当有多个线程都在等待该对象

　　的monitor的话，则只能唤醒其中一个线程

　　而调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程

　　当时的疑惑

　　（1）既然notify或者notifyAll需要执行完synchronized块中的内容，那么他还有什么存在的价值的

　　　　后来执行完之后，才发现要是没有这个方法，那么synchronized块执行完之后，waitthread还是在等待状态，无法被唤醒。

　　（2）wait被notify唤醒之后，是接着执行，所以console打印5，并不是从头执行（如果在实例代码的wail()后加flag=true结果是截然不同，由于notirythread进程执行完，waitthread进程重新执行wait方法，此时会一直陷入wait，无其他进程唤醒此进程）

二、wait()/wait(long)和sleep(long)方法的区别

　　将示例代码中的lock.wait()改为Thread.sleep(1000)，console打印

WaitThread flag is true. wait@ 21:29:49
此处继续执行WaitThread
WaitThread flag is true. wait@ 21:29:50
此处继续执行WaitThread
WaitThread flag is true. wait@ 21:29:51
此处继续执行WaitThread
WaitThread flag is true. wait@ 21:29:52
此处继续执行WaitThread

　　由此说明sleep并没有释放锁。

　　区别：

　　　　1、Sleep(long)是Thread的方法，而wait()/wait(long)是Object的方法

　　　　2、Sleep(long)可以放在sychnoized块内也可以不放在里面，但是wait()/wait(long)必须放在语句块内

　　　　3、Sleep(long)不释放锁，只是让当前线程暂停一段时间，而wait()/wait(long)是释放锁

　　　　4、wait()将当前线程放到阻塞队列，只有调用notify()/notifyAll()方法后，才将其从阻塞队列中移动到就绪队列，等待被CPU调度，而wait(long)方法执行后就是放到阻塞队列，等待时间到期或者被wait()/wait(long)唤醒后就可以放到就绪队列被CPU调度

　　目前还有一个疑惑，就是线程中的run方法有两个同样的synchroized(lock)，是不是跟一个synchroized(lock)效果是一样的，目前就运行结果来看是这样子的！