Java多线程编程核心技术第二章

2019-11-06 08:13:26

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供稿：网友

java多线程编程核心技术第二章

对象及变量的并发访问

synchronized同步方法

“非线程安全”有可能导致“脏读”，即取到的数据被更改过的。

当多个线程共同访问1个对象的实例变量，可能会不安全。

“线程安全”——获得的实例变量的值经过同步处理

把变量放在方法里面，这时变量是私有的，就是安全的。synchronized()生成的是对象锁

*为什么实例化不同的对象，线程就会异步操作？

因为当多个线程访问多个对象时，JVM会创建多个锁，比如，A线程要调用对象X的锁的方法，B线程要调用对象M的锁的方法，B不用等A执行完，就可以调用M的锁。

*只有共享资源的读写访问才需要同步化

如果没有多个线程对同一个对象的实例变量操作，就不会出现线程不安全问题，不需要用同步。

*两个线程访问一个同步方法，一个非同步方法，访问非同步的线程可以用异步方式调用非synchronized类型的方法

脏读

读取实例变量时，此值已经被其他线程更改过了。

用synchronized解决

A线程调用synchronized X方法时，B线程不能调用X方法，但是B可以其他非synchronized的方法。如果B线程也要调用其他synchronized的非X方法，要等A线程调用完X方法，B才能调用其他synchronized的非X方法。

锁重入

在锁内部调用本类的其他synchronized方法，永远可以得到锁。

出现异常，锁自动释放

同步不具有继承性：父类的方法加了synchronized，不代表子类不用加synchronized就能上锁。——子类的方法也需要加synchronized才有效

synchronized同步语句块

弊端：当A线程长时间调用synchronized的方法，B线程就需要等待那么长的时间解决：使用synchronized同步语句块——半同步，半异步同步性：一个线程访问synchronized(this)时，其他线程对同一个类的其他synchronized(this)代码块的访问被阻塞同步语句块是锁定当前对象的synchronized(非this对象) 锁定非this对象的优点：一个类中如果有很多synchronized方法，synchronized(非this)方法和synchronized(this)方法是异步的，提高了运行效率

例如：

public class Service { PRivate String usernameParam; private String passWordParam; public void setUsernamePassword (String username,String password) { try { String anyString = new String(); synchronized (anyString) { System.out.println ("线程名称为："+Thread.currentThread().getName()+"在"+System.currentTimeMillis()+"进入同步块"); usernameParam = username; Thread.sleep(3000); passwordParam = password; System.out.println("线程名称为："+Thread.currentThread().getName()+"在"+System.currentTimeMillis()+"离开同步块"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}

运行结果

线程名称为：A在1403594007194进入同步块线程名称为：B在1403594007194进入同步块线程名称为：B在1403594010194离开同步块线程名称为：A在1403594010194离开同步块

从结果可看出是异步的，因为不是同一个锁，这时候很容易出现“脏读”

3个结论

当多个线程同时执行synchronized（x）{ }同步代码块是呈同步效果。当其他线程执行x对象中synchronized同步方法时成同步效果。当其他线程执行x对象方法里面的synchronized(this)代码块时也是同步调用。

静态同步synchronized方法与synchronized(class)代码块

synchronized用在static静态方法上就是对当前的*.java文件对应的Class类进行持锁（整个类锁上了）。

与加到非static方法的使用效果是一样的本质上的不同是synchronized加到static方法是给Class类上锁，synchronized加到非静态方法上是给对象上锁

例如：

public class Service { synchronized public static void printA(){ try{ System.out.println("进入printA"); Thread.sleep(3000); System.out.println("离开printA"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } synchronized public static void printB(){ System.out.println("进入printB"); System.out.println("离开printB"); } synchronized public void printC() { System.out.println("进入printC"); System.out.println("离开printC"); }}

上面的printA方法和printB方法都是对Service类上锁的，而printC方法是对对象上锁的，所以同样运行时，printC是异步的，printA和printB是同步的。 Class锁对类的所有对象实例起作用，即不同对象但是静态的同步方法仍是同步运行同步synchronized(class)代码块的作用和synchronized static 方法的作用一样，看下面例子如何上锁——

public class Service { public static void printA(){ synchronized (Service.class) { try{ System.out.println("进入printA"); Thread.sleep(3000); System.out.println("离开printA"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}

数据类型String的常量池特性

JVM中具有String常量池缓存的功能将synchronized(string)同步块与String联合使用时，要注意常量带来的一些例外。（P103有例子）大多数情况下，synchronized代码块不用String作为锁对象，而改用其他。比如new Object()实例化一个对象，但它不放入缓存public class Service { public static void print(Object object) { try{ synchronized (object){ while (true){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()); Thread.sleep(1000); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}public class ThreadA extends Thread { private Service service; public ThreadA(Service service) { super(); this.service = service; } @Override public void run() { service.print(new Object()); }}public class ThreadB extends Thread { private Service service; public ThreadB(Service service) { super(); this.service = service; } @Override public void run() { service.print(new Object()); }}public class Run { public static void main(String[] args) { Service service = new Service(); ThreadA a = new ThreadA(Service); a.setName("A"); a.start(); ThreadB b = new ThreadB(Service); b.setName("B"); b.start(); }}

运行结果：

A B B A A B B A A B B A 交替打印，持有的锁不是一个。

同步synchronized方法无限等待解决

同步方法容易造成死循环可以通过同步块来解决例如：synchronized public void methodA() { System.out.println("methodA begin"); boolean isContinueRun = true; while (isContinueRun) { } System.out.println("methodA end");}synchronized public void methodB() { System.out.println("methodB begin"); System.out.println("methodB end");}

上面代码会造成死循环使其他同步方法无法运行，修改成用同步块

Object object1 = new Object();public void methodA() { synchronized (object1) { System.out.println("methodA begin"); boolean isContinueRun = true; while (isContinueRun) { } System.out.println("methodA end"); }}Object object2 = new Object();public void methodB() { synchronized (object2) { System.out.println("methodB begin"); System.out.println("methodB end"); }}

死锁

“死锁”必须避免，不同线程在等待不可能被释放的锁会导致所有任务无法完成，造成线程的“假死”。

用JDK的工具监测是否有死锁现象 1. 进入CMD工具 2. 进入JDK安装文件夹的bin目录 3. 执行jps命令 4. 执行jstack命令

这里写图片描述

内置类与静态内置类

什么是内置类看例子：

public class PublicClass { private String username; class PrivateClass { private String age; public String getAge(){ return age; } public void setAge(String age){ this.age = age; } } public String getUsername(){ return username; } public void setUsername(String username){ this.username = username; }}public class Run { public static void main(String[] args) { PublicClass publicClass = new PublicClass(); publicClass.setUsername("a"); System.out.println(publicClass.getUsername()); PrivateClass privateClass = publicClass.new PrivateClass(); //是这样实例化的，如果PublicClass.java和Run.java不在同一个包中，则需要将PrivateClass内置声明成public privateClass.setAge("18"); System.out.println(privateClass.getAge()); }}

内置类中还有一种叫静态内置类，看以下例子：

public class PublicClass { static private String username; static class PrivateClass { static private String age; public String getAge(){ return age; } public void setAge(String age){ this.age = age; } } public String getUsername(){ return username; } public void setUsername(String username){ this.username = username; }}public class Run { public static void main(String[] args) { PublicClass publicClass = new PublicClass(); publicClass.setUsername("a"); System.out.println(publicClass.getUsername()); PrivateClass privateClass = new PrivateClass(); //实例化 privateClass.setAge("18"); System.out.println(privateClass.getAge()); }}

内置类与同步

同步代码块synchronized(class2)对class2上锁，其他线程只能用同步的方式调用class2的静态同步方式。public class OutClass{ static class InnerClass1{ public void method1(InnerClass2 class2){ synchronized (class2){ } } } static class InnerClass2 { public synchronized void method2(){ } }}public static void main(String[] args){ final InnerClass1 in1 = new InnerClass1(); final InnerClass2 in2 = new InnerClass2(); Thread t1 = new Thread (new Runnable(){ public void run(){ in1.method1(in2); } },"T1"); Thread2 t2 = new Thread(new Runnable(){ public void run(){ in2.method2(); } },"T2"); t1.start(); t2.start(); }

结果，要在method1()运行完之后method2()才能运行。

锁对象的改变

将任何数据类型作为同步锁时，注意是否有多个线程同时持有锁对象，如果持有相同的锁对象，则线程之间就是同步的；如果分别获得锁对象，线程之间是异步的。只要对象不变，即使对象的属性被改变，运行结果还是同步。（就是如果对象变了，运行结果就会是异步）

volatile关键字

作用：（使变量在多个线程间可见）强制从公共堆栈中取得变量的值，而不是从线程私有数据栈中取得变量的值。

如果有“多继承”的情况，则也要用实现Runnable接口的方式来处理多线程的问题。

P121 在JVM设置为Server服务器的环境中，线程会一直在私有堆栈中取得值为true，而thread.setRunning(false)更新的是公共堆栈的变量值false，所以会出现死循环。问题是–私有堆栈中的值和公共堆栈中的值不同步造成的。解决问题–要用volatile关键字当线程访问isRunning时，强制性从公共堆栈中取值

这里写图片描述

public class RunThread extends Thread { volatile private boolean isRunning = true; public boolean isRunning(){ return isRunning; } public void setRunning(boolean isRunning){ this.isRunning = isRunning; } @Override public void run(){ System.out.println("进入run了"); while(isRunning == true){ } System.out.println("线程被停止了！"); }}public class Run { public static void main(String[] args) { try{ RunThread thread = new RunThread(); thread.start(); thread.sleep(1000); thread.setRunning(false); System.out.println("已经赋值为false")； } catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } }}

volatile最致命的缺点是不支持原子性。

volatile和synchronized比较：

volatile是线程同步的轻量级实现 volatile比synchronized性能好volatile只能修饰变量，synchronized可以修饰方法、代码块多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞volatile能保证数据可见性，但不能保证原子性； synchronized可以保证原子性，也可间接保证可见性（因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步）volatile解决多个线程之间的可见性，而synchronized解决多个线程访问资源的同步性。

volatile非原子的特性

线程安全包含原子性和可见性两个方面。

volatile不具备同步性，也就不具备原子性。主要用于多线程读取共享变量时，获取最新值使用。

注意：如果改变实例变量中的数据，比如i++，也就是i=i+1 这样的操作不是一个原子操作，也就是非线程安全。步骤分解如下： 1. 从内存中取出i的值 2. 计算i的值 3. 将i的值写到内存

假如在第二步计算值时，另一个线程也修改i的值，这时会出现“脏读”，这是需要用synchronized来解决

这里写图片描述

多线程环境中，use和assign是多次出现，这一操作不是原子性，所以在read和load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会发生对应的变化，也就是私有内存和公共内存的变量不同步，所以计算出来的和预期的不一样，就出现非线程安全问题。

AtomicInteger原子类

一个原子类型就是一个原子操作可用的类型，它可以在没有锁的情况下做到线程安全。

public class AddCountThread extends Thread { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); @Override public void run(){ for(int i = 0;i < 10000; i++) { System.out.println(count.incrementAndGet()); } }}public class Run { public static void main (String[] args) { AddCountThread countService = new AddCountThread(); Thread t1 = new Thread(countService); t1.start(); Thread t2 = new Thread(countService); t2.start(); Thread t3 = new Thread(countService); t3.start(); Thread t4 = new Thread(countService); t4.start(); Thread t5 = new Thread(countService); t5.start(); }}

运行结果成功累加到50000