Java并发之synchronized关键字和Lock接口

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当开发过程中,我们遇到并发问题。怎么解决?

一种解决方式,简单粗暴:上锁。将千军万马都给拦下来,只允许一个人过独木桥。书面意思就是将并行的程序变成串行的程序。现实的锁有门锁、挂锁和抽屉锁等等。在Java中,我们的锁就是synchronized关键字和Lock接口。

synchronized关键字

synchronized也叫同步锁,是Java里面的关键字。我们可以猜测到synchronized原理也JVM虚拟机有关联。

synchronized锁的是对象。对象里面有一个叫做监视锁(monitor)的东西,监视锁依赖操作系统的互斥锁(Mutex Lock)。操作系统切换线程其实就是从用户态编程核心态(cpu的两种状态)。这个代价有点高,所以synchronized这个重量级锁后面也引进了偏向锁和轻量级锁。

加锁(监视锁monitor)过程分析():

  1. 当monitor的进入数为0,线程A进入
  2. monitor的进入数为1
  3. 线程B想进入该monitor就会被阻塞。

线程A可以重复进入该monitor,所以synchronized是可重入锁,和Lock实现的锁一样。

  • 程序验证
public class SynchronizedTest {
    private static  int i = 0;
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

    public static void test(){
        synchronized (SynchronizedTest.class){
            synchronized (SynchronizedTest.class){
                i++;
            }
        }
    }
}
  • 运行结果

程序正常运行,没有报错

synchronized可以修饰方法以及代码块,代码块就是上面重入锁的例子。

  • 修饰方法
public class SynchronizedTest {
    static int n = 100;
    final static CountDownLatch start = new CountDownLatch(n);
    private static  int i = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            Thread thread = new Thread(new addNoSynchronized());
            thread.start();
        }
        start.await();
        System.out.println(i);
    }

    public static class addSynchronized implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            addSynchronized();
        }
        public static synchronized void addSynchronized(){
            for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                i++;
            }
            start.countDown();
        }
    }
}
  • 运行结果
100000

如果去掉 synchronized 关键字的话,运行结果大概率不是 100000,因为线程不安全问题。

Lock接口

一般我们使用 ReentrantLock 类作为重入锁,实现Lock接口。

  • 使用方法
public class ReentranLockTest {
    private static int j;
    private static int n = 100;
    private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(n);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            new Thread(new LockTest()).start();
        }
        latch.await();
        System.out.println("结果为:"+j);
    }

    public static class LockTest implements Runnable{
        static Lock lock = new ReentrantLock();
        @Override
        public void run() {
            lockTest();
            latch.countDown();
        }
        private void lockTest() {
            lock.lock();
            try {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                        j++;
                }
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}
  • 运行结果
结果为:100000

这里我们锁住的 j++ 这块资源区(公共资源),lock 是 static 关键字修饰的,是类对象,思考一下如果不是类对象会怎么样?那就是连环锁了(看图)。

连环锁.png

每一个线程都对可以用钥匙解开这把锁,对于程序而言,加锁操作就没有意义了。因为我们需要的是一个锁。

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阅读 242发布于 12月1日
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