Java多线程（2）---synchronized、wait、notify

Synchronized关键字：

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
         1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
         2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
         3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；

synchronized关键字是不能继承的，基类的方法synchronized f(){} 在继承类中并不自动是synchronized f(){}，而是变成了f(){}。继承类需要显式的指定它的某个方法为synchronized方法；

1、synchronized修饰成员方法

public synchrnized void method(...) {......}

输出结果：

2、synchronized修饰静态方法：

public synchronized static method(...) {......}

3、synchronized修饰代码块

synchronized(Object o){......}

synchronized(Object.class) {......}

三种方式比较：

synchronized修饰成员方法，锁的是当前类的对象，等同于synchronized(this){......}；

synchronized修饰静态方法，锁的事当前的类对象，等同于synchronized(Object.class){......} 

synchronized锁机制简介：

synchronized是基于进入和退出管程对象monitor实现的。

对象的内存简图：

• 对象头：存储对象的hashCode、锁信息或分代年龄、GC标志，类型指针指向对象的类元数据，JVM通过通过类型指针确定对象的类信息。
• 实例变量：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息
• 填充数据：非必须存在，仅仅为了字节对齐

当对象加锁时，数据记录在对象头中。当执行synchronized同步方法或同步代码块时，会在对象头中记录锁标记，锁标记指向monitor对象。每个对象都存在一个monitor与之关联，对象与其对对应的monitor之间的关系有多种实现方式，如monitor可以与对象一起创建，或者当线程试图获取对象锁时自动生成，但当一个monitor被某个线程持有后，它就处于锁定状态。

在JVM中，monitor是被ObjectMonitor实现的。ObjectMonitor中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，以及_Owner标记。其中_WaitSet用于管理等待队列(wait)线程，_EntryList用于管理锁池阻塞线程，_Owner标记用于记录当前执行线程。如下图：

当多线程并发访问同一同步代码时，首先会进入_EntryList，当线程获取锁标记后，monitor中的_Owner记录此线程，并在monitor中的计数器执行递增计算，代表锁定。其他线程在_EntryList中继续阻塞。若执行线程调用wait方法，则monitor中的计数器将被赋值为0，并将_Owner标记赋值为null，代表放弃锁。执行线程进入_WaitSet中阻塞。若执行线程调用notify/notifyAll方法，_WaitSet中的线程被唤醒，进入_EntryList中阻塞，等待获取锁标记。若执行线程的同步代码执行结束，同样会释放锁标记，monitor中的_Owner标记赋值为null，并且计数器赋值为0.

wait、notify、sleep:

wait()、notify()、notifyAll()是Object类的成员方法，sleep()是Thread类的类方法。

•    final void notify()  唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。 
•    final void notifyAll()  唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
•    final void wait()   在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
•    final void wait(long timeout)   在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量前，导致当前线程等待。
• static void sleep(long millis)  在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响 

输出结果：

在Thread1的同步方法中，调用wait()方法后，线程开始进入阻塞状态。在Runnable的同步方法中调用notifyAll()方法，唤醒等待的线程后，Thread1中的同步方法开始执行，而Runnabe中的同步方法，由于在唤醒其他等待的线程后，调用了sleep()方法，休眠了0.2S，这段时间内它不参与CPU资源的争夺，直到休眠时间结束。

• sleep（）方法，正在执行的线程主动让出CPU去执行其他线程，在sleep（）方法指定的时间过后，CPU才会回到这个线程上继续往下执行，如果当前线程进入了同步锁，sleep（）方法并不会释放锁，即使当前线程使用sleep（）方法让出了CPU，但其他被同步锁挡住了的线程也无法得到执行。
•  wait（）在一个已经进入了同步锁的线程内进行调用，让当前线程暂时让出同步锁，以便其他正在此锁的线程可以得到同步锁并运行。当其他线程调用了notify（）方法后，调用wait（）方法的线程就会解除wait状态，当再次获得同步锁后，程序可以继续向下执行。

即：如果被thread2先获取锁，则thread1在这0.2S内也是无法获取CPU资源的，这时输出的结果是：

如果想让thread1执行，thread2等待，只需更改代码如下：

输出结果：

注意：调用wait(）、notify(）、notifyAll()方法时,可能会抛出异常 IllegalMonitorStateException。因为调用wait()，notify()和notifyAll()的线程在调用这些方法前必须"拥有"对象的锁。当前的线程不是此对象锁的所有者，却调用该对象的notify()，notify()，wait()方法时抛出该异常。如上面调用wait()方法时，不用o.wait(),而直接用wait(),等价于this.wait(),但是锁对象并不是this，而是Object o , 这再运行时就会抛出异常。