并发编程-synchronized关键字的使用

本文通过一个简单的计数器示例,对比了未使用synchronized关键字时的非线程安全情况与使用后的线程安全情况,解释了synchronized如何通过加锁机制确保线程安全。

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前言

在工作中,我们经常会使用到并发编程,synchronizedvolatileReentranLockconcurrent这几个关键字下的包相信大部分程序员都听说过,这些看似高深的代名词,很多人都不懂得如何去使用,滥用的结果往往都需要自己承担后果。在本章中,为大家讲解 synchronized 关键字的使用。

描述

我看过许多关于线程安全方面的书籍,上面对线程安全描述的很笼统,最近在一本老外写的书上,看到对线程安全的很形象描述:

线程安全的概念:当多个线程访问某一个类(对象或方法)时,这个类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。

sysnchronized: 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”。

代码示例

 public class MyThread extends Thread{
     private int count = 5;
     // synchronized加锁
     public void run(){
         count--;
         System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = " + count);
     }
 }

我们来读一下这段代码,首先我新建了一个名为 MyThread 的类,并且让这个类继承了 Thread ,在这个类中定义了一个私有变量 count ,初始值为5,定义了一个 run() 方法,在这个方法里面对 count 进行了 -- 操作,然后输出线程的名称和 count 的值。

我们用一个 main 方法来测试一下这个类:

    public static void main(String[] args) {
         MyThread myThread = new MyThread();
         Thread t1 = new Thread(myThread,"t1");
         Thread t2 = new Thread(myThread,"t2");
         Thread t3 = new Thread(myThread,"t3");
         Thread t4 = new Thread(myThread,"t4");
         Thread t5 = new Thread(myThread,"t5");
         t1.start();
         t2.start();
         t3.start();
         t4.start();
         t5.start();
     }

输出结果如下:

 t3 count = 2
 t5 count = 0
 t2 count = 1
 t1 count = 1
 t4 count = 1

这个结果和我们预期输出的结果是不相符的,我们称它为 非线程安全 的,所以我们在 run() 方法上加上 synchronized 关键字,我们再来看下输出的结果:

 public class MyThread extends Thread{
     private int count = 5;
     // synchronized加锁
     public synchronized void run(){
         count--;
         System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = " + count);
     }
 }

输出结果如下,我们称它为 线程安全 的:

 t1 count = 4
 t5 count = 3
 t4 count = 2
 t3 count = 1
 t2 count = 0

结果分析

当多个线程访问 MyThreadrun() 方法时,会以排队的方式进行处理(这里排队的方式是指CPU分配的先后顺序而定的),一个线程想要执行 synchronized 关键字修饰的方法里的代码:

  1. 尝试获得锁;

  2. 如果拿到锁,执行 synchronized 代码块里的内容;拿不到锁,会去不断尝试获取这把锁,直到拿到锁为止,而且时多个线程同时去竞争这把锁(也就是会出现 锁竞争 问题)。

备注

锁竞争:即1000个或1000个以上的线程同时访问同一个线程,其中第一个获得后,其他的999个线程同时去竞争第一个调用完成后释放的锁,造成CPU的使用率特别高,系统出现卡顿,宕机的问题,一般出现在大型企业系统中,后面会讲到如何去解决这个问题。

作者博客: 并发编程-synchronized关键字的使用

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