java多线程之线程同步问题

1.线程不安全的问题分析

当多线程并发访问同一个资源对象的时候,可能出现线程不安全的问题.但是,我们分析打印的结果,发现没有问题:
为了让问题更明显:
Thread.sleep(10);//当前线程睡10毫秒,当前线程休息着,让其他线程去抢资源. 经常用来模拟网络延迟.
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在程序中并不是使用Thread.sleep(10)之后,程序才出现问题,而是使用之后,问题更明显.

//线程对象
class Apple1 implements Runnable {private int num = 50;//共享资源,50个苹果public void run() {for (int i = 0; i < 50; i++) {if (num > 0) {//模拟网络延迟try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}/*** 出现0,-1的情况* 当B,C,A 3个线程都到这里来了,然后B,C,A现在在这里睡了,后来B线程醒来抢到了执行权打印结果1,然后num-1=0;* 接着B再醒来执行打印的时候num此时为0,所以打印为0,接着num-1=-1;* 最后A再醒过来执行打印的时候num此时为-1,所以打印-1;* */System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了编号为"+ num-- + "的苹果");}}}}public class ThreadDemo7 {public static void main(String[] args) {//创建线程类对象,启动3个线程Apple1 apple = new Apple1();new Thread(apple, "小A").start();new Thread(apple, "小B").start();new Thread(apple, "小C").start();}
}

截取部分打印结果(由于电脑配置可能不同,所以打印结果不一定相同,没出现结果的说明电脑配置太好了,可以把50改为500或5000):

很明显,不应该出现0,-1这些情况,出现这种情况的原因就是因为

要解决上述多线程并发访问多一个资源的安全性问题:
解决方案:保证打印苹果编号和苹果总数减1操作,必须同步完成.
比如A线程进入操作的时候,B和C线程只能在外等着,A操作结束,A和B和C才有机会进入代码去执行.
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方式1:同步代码块
方式2:同步方法
方式3:锁机制(Lock)

2.同步代码块

语法:
synchronized(同步锁)
{
需要同步操作的代码
}
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同步锁:
为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制.
同步监听对象/同步锁/同步监听器/互斥锁:
对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.
Java程序运行使用任何对象作为同步监听对象,但是一般的,我们把当前并发访问的共同资源作为同步监听对象.
注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着.

//线程对象
class Apple1 implements Runnable {private int num = 50;//共享资源,50个苹果public void run() {for (int i = 0; i < 50; i++) {//同步代码块synchronized (this) {  //this就是这里的同步锁Apple1的对象,该对象属于多线程共享资源if (num > 0) {//模拟网络延迟try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "吃了编号为" + num-- + "的苹果");}}}}}public class ThreadDemo7 {public static void main(String[] args) {//创建线程类对象,启动3个线程Apple1 apple = new Apple1();new Thread(apple, "小A").start();new Thread(apple, "小B").start();new Thread(apple, "小C").start();}
}

3.同步方法

使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着.
synchronized public void doWork(){
///TODO
}
同步锁是谁:
对于非static方法,同步锁就是this.
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(Apple2.class).

//线程对象
class Apple2 implements Runnable {private int num = 50;//共享资源,50个苹果public void run() {for (int i = 0; i < 50; i++) {eat();}}//同步方法synchronized private void eat() {  if (num > 0) {//模拟网络延迟try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "吃了编号为" + num-- + "的苹果");}}}public class ThreadDemo8 {public static void main(String[] args) {//创建线程类对象,启动3个线程Apple2 apple = new Apple2();new Thread(apple, "小A").start();new Thread(apple, "小B").start();new Thread(apple, "小C").start();}
}

注意:

不要使用synchronized修饰run方法,修饰之后,某一个线程就执行完了所有的功能. 好比是多个线程出现串行.
解决方案:把需要同步操作的代码定义在一个新的方法中,并且该方法使用synchronized修饰,再在run方法中调用该新的方法即可.

synchronized的好与坏:
好处:保证了多线程并发访问时的同步操作,避免线程的安全性问题.
缺点:使用synchronized的方法/代码块的性能比不用要低一些.
建议:尽量减小synchronized的作用域.

4.同步锁（Lock）

Lock机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象.JDK1.5才出现的

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;//线程对象
class Apple3 implements Runnable {private int num = 50;//共享资源,50个苹果private final Lock lock = new ReentrantLock();//创建一个锁对象public void run() {for (int i = 0; i < 50; i++) {eat();}}private void eat() {  lock.lock();  //一进方法就要获取锁try {if (num > 0) {//模拟网络延迟Thread.sleep(10);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "吃了编号为" + num-- + "的苹果");}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally{lock.unlock();   //最后必须释放锁}}}public class ThreadDemo9 {public static void main(String[] args) {//创建线程类对象,启动3个线程Apple3 apple = new Apple3();new Thread(apple, "小A").start();new Thread(apple, "小B").start();new Thread(apple, "小C").start();}
}