java 线程 同步

1.什么是线程同步？

要弄清什么是线程同步必须先弄清楚以下概念？

并行、并发、中断？

并行：2个线程在同一时刻一起执行。要注意:计算机中不存在同时并行发生的事情，因为计算机的时间单位是毫秒，任何2件事情的发生时间只要精 确到毫秒便会看到先后顺序，这个世界上也不存在同时发生的事情，例如奥运会上，我们肉眼看到2个运动员似乎在同一时间通过终点，但是经过摄像机的放慢，将时间精确到毫秒，我们便会看到先后顺序。

并发：以2个人赛跑为例，A和B在跑道上一起赛跑，但是他们的起跑时间是有差异的(若以毫秒为单位)。我们称A和B在并发赛跑。

中断：暂停的意思，例如用暴风影音看视频，点击暂停，再点击播放，会从暂停出继续往下播放，而不是从头播放。

 

多线程是如何执行的，有哪几种执行方式？

CPU真正在执行多线程时，是一会儿并发执行，一会儿单独执行。

 

①并发执行:程序中的2个线程的执行是一定有先后顺序的。不论是谁先执行，谁在谁前面；只要2个都在执行线程体run方法，我们便称之为2个线程在并发执行，2线程的先后时间差，我们称之为并发时间差。如下图，3个红条表示线程，后面的紫色背景表示线程体。s

②单个执行：即在某段时间内，只有一个线程在执行，其他线程都中断了，或者是早已执行完毕，在等待CPU分配时间重新执行。

注意：我们有时需要人为的控制线程的执行方式，如：A线程先执行一次，然后B线程再执行一次，然后A线程再执行一次，即单次交替式执行。这需要借助开关变量、门锁和notify()，wait()方法实现。我把这命名为线程的第三种执行方式。

 

什么是同步？请看如下实例。

例子一：假设在古代清朝，一个黄梅戏班要在北京唱戏，戏楼里共有200个座位，于是戏班依据座位印刷了200张标有序列号的入场券，从1-200。北京很大，为了方便人们买票，以及加快售票速度将票卖完，戏班分成3组人员共同售票（3个线程），各组人员都带上200张门票分别在海淀区，朝阳区，宣武区，售票。越靠前的座位，票价越高。此时各组进入start启动状态，等待观众前来购票，当海淀区有人来购票时，此售票组开始执行售票(类似cpu执行此线程)。此观众买的是1号座位票。于是该组立马派2个人到朝阳区和宣武区通知他们1号票卖了，从2号票开始卖，但是那时通信不发达，送个信息必须要人骑马送信，当他们到达的时候，已经过去了半个时辰，而朝阳区和宣武区的售票组，没有及时收到消息，也都将1号票售出了。这便出现了同一个座位买了3张票的重复处理情况。出现这种状况的原因是送信人的送信速度太慢导致的。

 

时间到了现代90年代。此时中国最先进的通信方式是电话，刘德华要在北京开演唱会，同样卖200张座票。售票方式和上面一样，分成3组。分布在海淀区（A），朝阳区（B），宣武区(C)。当海淀区售出1号票时，立马打电话通知另外2个售票组，1号票已售。这比用人力通信要及时的多。但是这样依然不能完全阻止重复售票的情况发生。假设3个售票组的买票人员都很多，排了很长的队。此时3个小组都有人要购买2号票，最先交钱的是A组，于是A组立马打电话通知B组和C组，但事实是A组刚售出2号票，正在拨号准备通知时，B组和C组也把2号票卖了。出现这种状况的原因依然是信息传达的不够及时。

 

与此同时，美国人也发现了这个问题，而此时计算机、程序、网络已经在美国迅速发展，很多事情开始用程序处理，唯独这种售票的现实问题，难以解决，于是，计算机语言设计者加入了线程技术，这给程序员带来了极大的便利，程序员用线程来模拟多个售票点，写出了联网电子售票系统，当某个线程要售票时，立马用Synchronized()锁住，其他线程发现有Synchronized()，也就不会执行，而是等待A号线程的Synchronized语句块执行完了，另外的线程再执行。

 

计算机在执行多个线程时，有时是在并发执行多个线程，有时是单独一个线程在执行，有时一个线程没有执行完所有代码，便中断了，其他线程又来执行。而我们要控制的便是在处理共享数据时，防止并发执行导致的数据未及时更新，以及阻止线程中断(暂停)。

例如下面的程序，

class Cus implements Runnable

{

       int i=0;

       public void run()

       {

             

              while(true)

              {

                     String st = Thread.currentThread().getName()+--- ;

                     System.out.println(st+(i++)) ;

              }

       }

}

class  Demo

{

       public static void main(String[] args)

       {

              Cus c = new Cus();

              Thread t1 = new Thread(c);

              Thread t2 = new Thread(c);

              t1.start();

              t2.start();

       }

}

 

本来是想打出有序不重复的数字。结果由于2个线程的并发执行，并且并发的时间差太小，可能会同时打印出数字0。例如t1线程比t2线程早执行1毫秒，2个线程都开始执行while(true)

语句，而t1执行到h字母时，t2紧随其后执行到w字母，这样，t1线程总比t2线程早执行一个字符，当执行到打印语句时，t1先输出0，t2后输出0；但是如果2个线程总是这样一起执行的话，打印结果是

Thread-0---0

Thread-1---0

Thread-0---1

Thread-1---1

Thread-0---2

Thread-1---2

Thread-0---3

Thread-1---3

Thread-0---4

Thread-1---4

Thread-0---5

Thread-1---5

但是计算机的CPU很奇怪，它并不是按这种平静的方式执行，2个线程执行完第一遍while循环后，CPU可能只让t2单独执行会，然后再让t1单独执行会，然后再让2个线程一起执行。所以我们看到的结果一般是

Thread-0---0

Thread-1---0

Thread-0---1

Thread-0---2

Thread-0---3

Thread-0---4

Thread-1---5

Thread-1---6

Thread-0---6 2个线程又一起执行了，只不过t1比t0早执行几个字母，这又会导致数据重复

 

综上所述：引起2线程操作共享数据发生不同步的原因有2条：

①并发执行的时间差太短，导致线程一还未来得及重新赋值，线程二就超前执行了。

②线程在执行共享数据的代码时，由于CPU分配的时间不够用，发生中断。

解决方法：

使用synchronized（Object ob）反锁住操作共享数据的代码，整个线程体就这一把锁，当多线程并发执行时，肯定只有一个是较早执行的，那么它就会先获得这把锁，当执行完锁住的语句，其他线程才会再执行被锁的语句块。保证了数据有充足的时间及时更新。另外这也防止由于中断导致数据错误，即使该线程在synchronized语句块中发生了中断，其他线程也无法来执行Synchronized语句块，直到CPU重新分配时间让该线程从中断处继续运行完毕，后续的线程才会执行Synchronized语句块。要注意：千万不要动不动就给整个run()方法加上个Synchronized（Object）锁，这样的话，会导致线程无法并发执行，只能一个个的单独执行，这回大大较低程序的执行速度。

 

2。我对synchronized（Object o）{}的翻译？

很多翻译仅把它翻译为锁，我认为很不具体，你说多个线程要抢锁，谁神经病啊，抢锁干什么。

我认为应该这么解释，我们可以把synchronized比作是一扇门而{  }作用域括起的便是一个房间，

o是门的锁，并且是一把反锁，当有线程优先进入这扇门时，它为了防止其他线程来打扰自己，会立马将门反锁。并且，所有配了名字是o的锁的门，都会被反锁。这样其他线程便会被挡在门外。当将代码执行完毕时，才会从 } 走出，大门的锁也会自动解锁。

2.死锁的解释？死锁的解决方法？

 

我的解释：死锁的条件：首先一定是有2把不同的锁，4扇门，另外发生了锁的嵌套，而内层锁和外层锁是不同的。如下图所示：t1进入了灰色的大门，于是立即把门反锁，同时将另一个方法的大门也锁住了，t1还未来得及进入锁是o2的蓝色大门，碰巧的是t2已经进入了o2大门，并将门反锁。2个蓝色大门都被锁住，结果t1和t2都无法往下执行了，因为2个线程被前面的大门挡住了，可以说是卡在里面了，双方都想往下执行，但是被门挡住了，并且2个线程会永远的被卡住。双发都在等待对方释放锁，打开大门。

 

3.如何实现线程的第三种执行方式，即单次交替式执行？

我们有时需要人为的控制线程的执行方式，如：A线程先执行一次，然后B线程再执行一次，然后A线程再执行一次，即单次交替式执行。这需要借助开关变量、门锁和，wait(),notify()方法实现。

(1)首先wait（）和notify()方法只能由synchronized中的锁来调用，任何对象调用都是无效的，因而2个方法只能写在synchronized的语句块中。这是2者的共同点。

（2）wait()和notify()的作用是什么，它们到底执行了什么？

wait()：停止执行当前的t1线程，并释放当前的锁，或者说把synchronized大门后的锁解除。剥夺该线程反锁的资格。这样t2线程才有机会执行，否则程序有可能卡住。

notify()：通知另外一个持相同锁的t2线程，不用无限期的等下去，您已经获得了反锁的资格，可以准备抢锁了，要注意，并不是说notify（）一执行，刚才被等待的线程就会立即执行。必须等t2线程执行完notify()后面的语句，直到走出synchronized(){}语句块。释放了锁，t1才可以去抢锁，但同时，t2也依然可以抢锁，所以此时要通过一个开关变量和wait()要求t2释放抢到的锁。以保证轮到t1执行。这是我在notify()语句后加上sleep()语句测试的。

(3) 为什么这些操作线程的方法要定义Object类中呢？

因为这些方法在操作同步中线程时，都必须要标识它们所操作线程只有的锁，

只有同一个锁上的被等待线程，可以被同一个锁上notify唤醒。

不可以对不同锁中的线程进行唤醒。

也就是说，等待和唤醒必须是同一个锁。

而锁可以是任意对象，所以可以被任意对象调用的方法定义Object类中。