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Java線程系列文章只是自己知識(shí)的總結(jié)梳理，都是最基礎(chǔ)的玩意，已經(jīng)掌握熟練的可以繞過。

一、一個(gè)簡(jiǎn)單的Demo引發(fā)的血案

關(guān)于線程同步問題我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的Demo現(xiàn)象說起。Demo特別簡(jiǎn)單就是開啟兩個(gè)線程打印字符串信息。

OutPutStr類源碼：

1 public classOutPutStr {2

3 public voidout(String str) {4 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {5 System.out.print(str.charAt(i));6 }7 System.out.println();8 }9 }

很簡(jiǎn)單吧，就是一個(gè)方法供外界調(diào)用，調(diào)用的時(shí)候傳進(jìn)來一個(gè)字符串，方法逐個(gè)取出字符串的字符并打印到控制臺(tái)。

接下來，我們看main方法中邏輯：

1 public static voidmain(String[] args) {2 //3 final OutPutStr o = newOutPutStr();4 new Thread(newRunnable() {5

6 @Override7 public voidrun() {8 //9 while(true){10 o.out("111111111111");11 }12 }13 }).start();14 new Thread(newRunnable() {15

16 @Override17 public voidrun() {18 //19 while(true){20 o.out("222222222222");21 }22 }23 }).start();24 }

也很簡(jiǎn)單，就是開啟兩個(gè)線程分別調(diào)用OutPutStr中out方法不停打印字符串信息，運(yùn)行程序打印信息如下：

1 222222222222

2 222222222222

3 22222222222111111111

4 2

5 111111111111

6 111111111111

7 1111222222222211111111

8 111111111111

咦？和我們想的不一樣啊，怎么還會(huì)打印出22222222222111111111這樣子的信息，這是怎么回事呢？

二、原因解析

我們知道線程的執(zhí)行是CPU隨機(jī)調(diào)度的，比如我們開啟10個(gè)線程，這10個(gè)線程并不是同時(shí)執(zhí)行的，而是CPU快速的在這10個(gè)線程之間切換執(zhí)行，由于切換速度極快使我們感覺同時(shí)執(zhí)行罷了。發(fā)生上面問題的本質(zhì)就是CPU對(duì)線程執(zhí)行的隨機(jī)調(diào)度，比如A線程此時(shí)正在打印信息還沒打印完畢此時(shí)CPU切換到B線程執(zhí)行了，B線程執(zhí)行完了又切換回A線程執(zhí)行就會(huì)導(dǎo)致上面現(xiàn)象發(fā)生。

線程同步問題往往發(fā)生在多個(gè)線程調(diào)用同一方法或者操作同一變量，但是我們要知道其本質(zhì)就是CPU對(duì)線程的隨機(jī)調(diào)度，CPU無(wú)法保證一個(gè)線程執(zhí)行完其邏輯才去調(diào)用另一個(gè)線程執(zhí)行。

三、同步方法解決上述問題

既然知道了問題發(fā)生的原因，記下來我們就要想辦法解決問題啊，解決的思路就是保證一個(gè)線程在調(diào)用out方法的時(shí)候如果沒執(zhí)行完那么另一個(gè)不能執(zhí)行此方法，換句話說就是只能等待別的線程執(zhí)行完畢才能執(zhí)行。

針對(duì)線程同步問題java早就有解決方法了，最簡(jiǎn)單的就是給方法加上synchronized關(guān)鍵字，如下：

1 public synchronized voidout(String str) {2 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {3 System.out.print(str.charAt(i));4 }5 System.out.println();6 }

這是什么意思呢？加上synchronized關(guān)鍵字后，比如A線程執(zhí)行out方法就相當(dāng)于拿到了一把鎖，只有獲取這個(gè)鎖才能執(zhí)行此方法，如果在A線程執(zhí)行out方法過程中B線程也想插一腳進(jìn)來執(zhí)行out方法，對(duì)不起此時(shí)這是不能夠的，因?yàn)榇藭r(shí)鎖在A線程手里，B線程無(wú)權(quán)拿到這把鎖，只有等到A線程執(zhí)行完后放棄鎖，B線程才能拿到鎖執(zhí)行out方法。

為out方法加上synchronized后其就變成了同步方法，普通同步方法的鎖是this,也就是當(dāng)前對(duì)象，比如demo中，外部要想調(diào)用out方法就必須創(chuàng)建OutPutStr類實(shí)例對(duì)象o，此時(shí)out同步方法的鎖就是這個(gè)o。

四、同步代碼塊解決上述問題

我們也可以利用同步代碼塊解決上述問題，修改out方法如下：

1 public voidout(String str) {2 synchronized (this) {3 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {4 System.out.print(str.charAt(i));5 }6 System.out.println();7 }8 }

同步代碼塊寫法：synchronized(obj){}，其中obj為鎖對(duì)象，此處我們傳入this，同樣方法的鎖也為當(dāng)前對(duì)象，如果此處我們傳入str，那么這里的鎖就是str對(duì)象了。

為了說明不同鎖帶來的影響我們修改OutPutStr代碼如下：

1 public classOutPutStr {2

3 public synchronized voidout(String str) {4 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {5 System.out.print(str.charAt(i));6 }7 System.out.println();8 }9

10 public voidout1(String str) {11

12 synchronized(str) {13 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {14 System.out.print(str.charAt(i));15 }16 System.out.println();17 }18 }19 }

很簡(jiǎn)單我們就是加入了一個(gè)out1方法，out方法用同步函數(shù)保證同步，out1用同步代碼塊保證代碼塊，但是鎖我們用的是str。

main代碼：

1 public static voidmain(String[] args) {2 //3 final OutPutStr o = newOutPutStr();4 new Thread(newRunnable() {5

6 @Override7 public voidrun() {8 //9 while(true){10 o.out("111111111111");11 }12 }13 }).start();14 new Thread(newRunnable() {15

16 @Override17 public voidrun() {18 //19 while(true){20 o.out1("222222222222");21 }22 }23 }).start();24 }

也沒什么，就是其中一個(gè)線程調(diào)用out方法，另一個(gè)調(diào)用out1方法，運(yùn)行程序：

111111111111222

222222222222

111111111111222222222222

222222222222

看到了吧，打印信息又出問題了，就是因?yàn)閛ut與out1方法的鎖不一樣導(dǎo)致的，線程A調(diào)用out方法拿到this這把鎖，線程B調(diào)用out1拿到str這把鎖，二者互不影響，解決辦法也很簡(jiǎn)單，修改out1方法如下即可：

1 public voidout1(String str) {2

3 synchronized (this) {4 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {5 System.out.print(str.charAt(i));6 }7 System.out.println();8 }9 }

五、靜態(tài)函數(shù)的同步問題

我們繼續(xù)修改OutPutStr類，加入out2方法：

1 public classOutPutStr {2

3 public synchronized voidout(String str) {4 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {5 System.out.print(str.charAt(i));6 }7 System.out.println();8 }9

10 public voidout1(String str) {11

12 synchronized (this) {13 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {14 System.out.print(str.charAt(i));15 }16 System.out.println();17 }18 }19

20 public synchronized static voidout2(String str) {21

22 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {23 System.out.print(str.charAt(i));24 }25 System.out.println();26 }27 }

main中兩個(gè)子線程分別調(diào)用out1,ou2打印信息，運(yùn)行程序打印信息如下;

1 222222222222

2 222222222222

3 222222222111111111111

4 111111111111

咦？又出錯(cuò)了，out2與out方法唯一不同就是out2就是靜態(tài)方法啊，不是說同步方法鎖是this嗎，是啊，沒錯(cuò)，但是靜態(tài)方法沒有對(duì)應(yīng)類的實(shí)例對(duì)象依然可以調(diào)用，那其鎖是誰(shuí)呢？顯然靜態(tài)方法鎖不是this，這里就直說了，是類的字節(jié)碼對(duì)象，類的字節(jié)碼對(duì)象是優(yōu)先于類實(shí)例對(duì)象存在的。

將ou1方法改為如下：

1 public voidout1(String str) {2

3 synchronized (OutPutStr.class) {4 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {5 System.out.print(str.charAt(i));6 }7 System.out.println();8 }9 }

再次運(yùn)行程序，就會(huì)發(fā)現(xiàn)信息能正常打印了。

六、synchronized同步方式總結(jié)

到此我們就該小小的總結(jié)一下了，普通同步函數(shù)的鎖是this，當(dāng)前類實(shí)例對(duì)象，同步代碼塊鎖可以自己定義，靜態(tài)同步函數(shù)的鎖是類的字節(jié)碼文件?？偨Y(jié)完畢，就是這么簡(jiǎn)單。說了一大堆理解這一句就夠了。

七、JDK1.5中Lock鎖機(jī)制解決線程同步

大家是不是覺得上面說的鎖這個(gè)玩意咋這么抽象，看不見，摸不著的。從JDK1.5起我們就可以根據(jù)需要顯性的獲取鎖以及釋放鎖了，這樣也更加符合面向?qū)ο笤瓌t。

Lock接口的實(shí)現(xiàn)子類之一ReentrantLock，翻譯過來就是重入鎖，就是支持重新進(jìn)入的鎖，該鎖能夠支持一個(gè)線程對(duì)資源的重復(fù)加鎖，也就是說在調(diào)用lock()方法時(shí)，已經(jīng)獲取到鎖的線程，能夠再次調(diào)用lock()方法獲取鎖而不被阻塞，同時(shí)還支持獲取鎖的公平性和非公平性，所謂公平性就是多個(gè)線程發(fā)起lock()請(qǐng)求，先發(fā)起的線程優(yōu)先獲取執(zhí)行權(quán)，非公平性就是獲取鎖與是否優(yōu)先發(fā)起lock()操作無(wú)關(guān)。默認(rèn)情況下是不公平的鎖，為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？現(xiàn)實(shí)生活中我們都希望公平的啊？我們想一下，現(xiàn)實(shí)生活中要保證公平就必須額外開銷，比如地鐵站保證有序公平進(jìn)站就必須配備額外人員維持秩序，程序中也是一樣保證公平就必須需要額外開銷，這樣性能就下降了，所以公平與性能是有一定矛盾的，除非公平策略對(duì)你的程序很重要，比如必須按照順序執(zhí)行線程，否則還是使用不公平鎖為好。

接下來我們修改OutPutStr類，添加out3方法：

1 //true表示公平鎖，false非公平鎖

2 private Lock lock = new ReentrantLock();3

4 public voidout3(String str) {5

6 lock.lock();//如果有其它線程已經(jīng)獲取鎖，那么當(dāng)前線程在此等待直到其它線程釋放鎖。

7 try{8 for (int i = 0; i < str.length(); i++) {9 System.out.print(str.charAt(i));10 }11 System.out.println();12 } finally{13 lock.unlock();//釋放鎖資源，之所以加入try{}finally{}代碼塊，14 //是為了保證鎖資源的釋放，如果代碼發(fā)生異常也可以保證鎖資源的釋放，15 //否則其它線程無(wú)法拿到鎖資源執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯，永遠(yuǎn)處于等待狀態(tài)。

16 }17 }

關(guān)鍵注釋都在代碼中有所體現(xiàn)了，使用起來也很簡(jiǎn)單。

八、Lock與synchronized同步方式優(yōu)缺點(diǎn)

Lock 的鎖定是通過代碼實(shí)現(xiàn)的，而 synchronized 是在 JVM 層面上實(shí)現(xiàn)的(所有對(duì)象都自動(dòng)含有單一的鎖。JVM負(fù)責(zé)跟蹤對(duì)象被加鎖的次數(shù)。如果一個(gè)對(duì)象被解鎖，其計(jì)數(shù)變?yōu)?。在線程第一次給對(duì)象加鎖的時(shí)候，計(jì)數(shù)變?yōu)?。每當(dāng)這個(gè)相同的線程在此對(duì)象上獲得鎖時(shí)，計(jì)數(shù)會(huì)遞增。只有首先獲得鎖的線程才能繼續(xù)獲取該對(duì)象上的多個(gè)鎖。每當(dāng)線程離開一個(gè)synchronized方法，計(jì)數(shù)遞減，當(dāng)計(jì)數(shù)為0的時(shí)候，鎖被完全釋放，此時(shí)別的線程就可以使用此資源)。

synchronized 在鎖定時(shí)如果方法塊拋出異常，JVM 會(huì)自動(dòng)將鎖釋放掉，不會(huì)因?yàn)槌隽水惓]有釋放鎖造成線程死鎖。但是 Lock 的話就享受不到 JVM 帶來自動(dòng)的功能，出現(xiàn)異常時(shí)必須在 finally 將鎖釋放掉，否則將會(huì)引起死鎖。

在資源競(jìng)爭(zhēng)不是很激烈的情況下，偶爾會(huì)有同步的情形下，synchronized是很合適的。原因在于，編譯程序通常會(huì)盡可能的進(jìn)行優(yōu)化synchronize，另外可讀性非常好。在資源競(jìng)爭(zhēng)激烈情況下，Lock同步機(jī)制性能會(huì)更好一些。

關(guān)于線程同步問題到這里就結(jié)束了，java多線程文章只是本人工作以來的一次梳理，都比較基礎(chǔ)，但是卻很重要的，最近招人面試的最大體會(huì)就是都喜歡那些所謂時(shí)髦的技術(shù)一問基礎(chǔ)說的亂七八糟，浪費(fèi)彼此的時(shí)間。好啦，吐槽了幾句，本文到此為止，很基礎(chǔ)的玩意，希望對(duì)你有用。

聲明：文章將會(huì)陸續(xù)搬遷到個(gè)人公眾號(hào)，以后文章也會(huì)第一時(shí)間發(fā)布到個(gè)人公眾號(hào)，及時(shí)獲取文章內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 多线程同步问题_Java多线程同步问题:一个小Demo完全搞懂的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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