java使用synchronized实现线程同步

线程同步

什么是线程同步呢？

• 现实生活中，我们会遇到“同一个资源，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，最天然的解决办法就是排队，一个一个来。
• 处理多线程问题，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这些对象。这里我们就需要线程同步。线程同步就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

队列+锁

• 由于同一进程的多个线程共享一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问的时候加入锁机制synchronized，当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。存在以下问题：
  • 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，引起性能外问题。

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，所以我们只需要阵队方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种方法：

  synchronized方法和synchronized块：

  同步方法（直接锁方法）：public synchronized void method(int args){}
  

• synchronized方法控制"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，直到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

• 缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

同步块

• 同步块：synchronized（Obj）{}
• Obj称之为 同步监视器
  • Obj可以时任何对象，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，因为同步方法的同步监视器是this，就是这个对象本身，或者class[反射中注解]
• 同步监视器的执行过程：
  • 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
  • 第二个线程访问，发现锁同步监视器被锁定，无法访问
  • 第一个线程访问，解锁同步监视器
  • 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问

上例子

• List集合一般线程都不安全，如果多个线程对list对象进行操作的时候，需要对list对象进行加锁：（或者使用juc并发包中的CopyOnWriteArrayList），加锁过程如下，最后的输出结果为list.size()为100000

package com.xry.state;

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

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            new Thread(()->{
                //将list锁住，使线程安全
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

• 对方法进行加锁，使用买票方法的时候每个对象排队使用秒票方法：

  package com.xry.state;
  
  //不安全买票，线程不安全，有负数
  public class syn {
      public static void main(String[] args) {
          BuyTicket station = new BuyTicket();
          new Thread(station,"苦逼的我").start();
          new Thread(station,"牛逼的你们").start();
          new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();
      }
  }
  
  class BuyTicket implements Runnable{
      //票
      private int ticketNums = 10;
      boolean flag = true;
      @Override
      public void run() {
          //买票
          while (flag){
              try {
                  buy();
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      }
  
      // synchronized 同步方法，锁得是this
      public 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--);
      }
  }
  

  运行结果：