一、同步問題提出
線程的同步是為了防止多個(gè)線程訪問一個(gè)數(shù)據(jù)對象時(shí)，對數(shù)據(jù)造成的破壞。
例如：兩個(gè)線程ThreadA、ThreadB都操作同一個(gè)對象Foo對象，并修改Foo對象上的數(shù)據(jù)。
public class Foo {
private int x = 100;
public int getX() {
return x;
}
public int fix(int y) {
x = x - y;
return x;
}
}
public class MyRunnable implements Runnable {
private Foo foo = new Foo();
public static void main(String[] args) {
MyRunnable r = new MyRunnable();
Thread ta = new Thread(r, "Thread-A");
Thread tb = new Thread(r, "Thread-B");
ta.start();
tb.start();
}
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
this.fix(30);
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : 當(dāng)前foo對象的x值= " + foo.getX());
}
}
public int fix(int y) {
return foo.fix(y);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Thread-A : 當(dāng)前foo對象的x值= 40
Thread-B : 當(dāng)前foo對象的x值= 40
Thread-B : 當(dāng)前foo對象的x值= -20
Thread-A : 當(dāng)前foo對象的x值= -50
Thread-A : 當(dāng)前foo對象的x值= -80
Thread-B : 當(dāng)前foo對象的x值= -80
Process finished with exit code 0
從結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這樣的輸出值明顯是不合理的。原因是兩個(gè)線程不加控制的訪問Foo對象并修改其數(shù)據(jù)所致。
如果要保持結(jié)果的合理性，只需要達(dá)到一個(gè)目的，就是將對Foo的訪問加以限制，每次只能有一個(gè)線程在訪問。這樣就能保證Foo對象中數(shù)據(jù)的合理性了。
在具體的Java代碼中需要完成一下兩個(gè)操作：
把競爭訪問的資源類Foo變量x標(biāo)識(shí)為private；
同步哪些修改變量的代碼，使用synchronized關(guān)鍵字同步方法或代碼。
二、同步和鎖定
1、鎖的原理
Java中每個(gè)對象都有一個(gè)內(nèi)置鎖
當(dāng)程序運(yùn)行到非靜態(tài)的synchronized同步方法上時(shí)，自動(dòng)獲得與正在執(zhí)行代碼類的當(dāng)前實(shí)例（this實(shí)例）有關(guān)的鎖。獲得一個(gè)對象的鎖也稱為獲取鎖、鎖定對象、在對象上鎖定或在對象上同步。
當(dāng)程序運(yùn)行到synchronized同步方法或代碼塊時(shí)才該對象鎖才起作用。
一個(gè)對象只有一個(gè)鎖。所以，如果一個(gè)線程獲得該鎖，就沒有其他線程可以獲得鎖，直到第一個(gè)線程釋放（或返回）鎖。這也意味著任何其他線程都不能進(jìn)入該對象上的synchronized方法或代碼塊，直到該鎖被釋放。
釋放鎖是指持鎖線程退出了synchronized同步方法或代碼塊。
關(guān)于鎖和同步，有一下幾個(gè)要點(diǎn)：
1）、只能同步方法，而不能同步變量和類；
2）、每個(gè)對象只有一個(gè)鎖；當(dāng)提到同步時(shí)，應(yīng)該清楚在什么上同步？也就是說，在哪個(gè)對象上同步？
3）、不必同步類中所有的方法，類可以同時(shí)擁有同步和非同步方法。
4）、如果兩個(gè)線程要執(zhí)行一個(gè)類中的synchronized方法，并且兩個(gè)線程使用相同的實(shí)例來調(diào)用方法，那么一次只能有一個(gè)線程能夠執(zhí)行方法，另一個(gè)需要等待，直到鎖被釋放。也就是說：如果一個(gè)線程在對象上獲得一個(gè)鎖，就沒有任何其他線程可以進(jìn)入（該對象的）類中的任何一個(gè)同步方法。
5）、如果線程擁有同步和非同步方法，則非同步方法可以被多個(gè)線程自由訪問而不受鎖的限制。
6）、線程睡眠時(shí)，它所持的任何鎖都不會(huì)釋放。
7）、線程可以獲得多個(gè)鎖。比如，在一個(gè)對象的同步方法里面調(diào)用另外一個(gè)對象的同步方法，則獲取了兩個(gè)對象的同步鎖。
8）、同步損害并發(fā)性，應(yīng)該盡可能縮小同步范圍。同步不但可以同步整個(gè)方法，還可以同步方法中一部分代碼塊。
9）、在使用同步代碼塊時(shí)候，應(yīng)該指定在哪個(gè)對象上同步，也就是說要獲取哪個(gè)對象的鎖。例如：
public int fix(int y) {
synchronized (this) {
x = x - y;
}
return x;
}
當(dāng)然，同步方法也可以改寫為非同步方法，但功能完全一樣的，例如：
public synchronized int getX() {
return x++;
}
與
public int getX() {
synchronized (this) {
return x;
}
}
效果是完全一樣的。
三、靜態(tài)方法同步
要同步靜態(tài)方法，需要一個(gè)用于整個(gè)類對象的鎖，這個(gè)對象是就是這個(gè)類（XXX.class)。
例如：
public static synchronized int setName(String name){
Xxx.name = name;
}
等價(jià)于
public static int setName(String name){
synchronized(Xxx.class){
Xxx.name = name;
}
}
四、如果線程不能不能獲得鎖會(huì)怎么樣
如果線程試圖進(jìn)入同步方法，而其鎖已經(jīng)被占用，則線程在該對象上被阻塞。實(shí)質(zhì)上，線程進(jìn)入該對象的的一種池中，必須在哪里等待，直到其鎖被釋放，該線程再次變?yōu)榭蛇\(yùn)行或運(yùn)行為止。
當(dāng)考慮阻塞時(shí)，一定要注意哪個(gè)對象正被用于鎖定：
1、調(diào)用同一個(gè)對象中非靜態(tài)同步方法的線程將彼此阻塞。如果是不同對象，則每個(gè)線程有自己的對象的鎖，線程間彼此互不干預(yù)。
2、調(diào)用同一個(gè)類中的靜態(tài)同步方法的線程將彼此阻塞，它們都是鎖定在相同的Class對象上。
3、靜態(tài)同步方法和非靜態(tài)同步方法將永遠(yuǎn)不會(huì)彼此阻塞，因?yàn)殪o態(tài)方法鎖定在Class對象上，非靜態(tài)方法鎖定在該類的對象上。
4、對于同步代碼塊，要看清楚什么對象已經(jīng)用于鎖定（synchronized后面括號(hào)的內(nèi)容）。在同一個(gè)對象上進(jìn)行同步的線程將彼此阻塞，在不同對象上鎖定的線程將永遠(yuǎn)不會(huì)彼此阻塞。
五、何時(shí)需要同步
在多個(gè)線程同時(shí)訪問互斥（可交換）數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該同步以保護(hù)數(shù)據(jù)，確保兩個(gè)線程不會(huì)同時(shí)修改更改它。
對于非靜態(tài)字段中可更改的數(shù)據(jù)，通常使用非靜態(tài)方法訪問。
對于靜態(tài)字段中可更改的數(shù)據(jù)，通常使用靜態(tài)方法訪問。
如果需要在非靜態(tài)方法中使用靜態(tài)字段，或者在靜態(tài)字段中調(diào)用非靜態(tài)方法，問題將變得非常復(fù)雜。已經(jīng)超出SJCP考試范圍了。
六、線程安全類
當(dāng)一個(gè)類已經(jīng)很好的同步以保護(hù)它的數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)類就稱為“線程安全的”。
即使是線程安全類，也應(yīng)該特別小心，因?yàn)椴僮鞯木€程是間仍然不一定安全。
舉個(gè)形象的例子，比如一個(gè)集合是線程安全的，有兩個(gè)線程在操作同一個(gè)集合對象，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程查詢集合非空后，刪除集合中所有元素的時(shí)候。第二個(gè)線程也來執(zhí)行與第一個(gè)線程相同的操作，也許在第一個(gè)線程查詢后，第二個(gè)線程也查詢出集合非空，但是當(dāng)?shù)谝粋€(gè)執(zhí)行清除后，第二個(gè)再執(zhí)行刪除顯然是不對的，因?yàn)榇藭r(shí)集合已經(jīng)為空了。
看個(gè)代碼：
public class NameList {
private List nameList = Collections.synchronizedList(new LinkedList());
public void add(String name) {
nameList.add(name);
}
public String removeFirst() {
if (nameList.size() > 0) {
return (String) nameList.remove(0);
} else {
return null;
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
final NameList nl = new NameList();
nl.add("aaa");
class NameDropper extends Thread{
public void run(){
String name = nl.removeFirst();
System.out.println(name);
}
}
Thread t1 = new NameDropper();
Thread t2 = new NameDropper();
t1.start();
t2.start();
}
}
雖然集合對象
private List nameList = Collections.synchronizedList(new LinkedList());
是同步的，但是程序還不是線程安全的。
出現(xiàn)這種事件的原因是，上例中一個(gè)線程操作列表過程中無法阻止另外一個(gè)線程對列表的其他操作。
解決上面問題的辦法是，在操作集合對象的NameList上面做一個(gè)同步。改寫后的代碼如下：
public class NameList {
private List nameList = Collections.synchronizedList(new LinkedList());
public synchronized void add(String name) {
nameList.add(name);
}
public synchronized String removeFirst() {
if (nameList.size() > 0) {
return (String) nameList.remove(0);
} else {
return null;
}
}
}
這樣，當(dāng)一個(gè)線程訪問其中一個(gè)同步方法時(shí)，其他線程只有等待。
七、線程死鎖
死鎖對Java程序來說，是很復(fù)雜的，也很難發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)兩個(gè)線程被阻塞，每個(gè)線程在等待另一個(gè)線程時(shí)就發(fā)生死鎖。
還是看一個(gè)比較直觀的死鎖例子：
public class DeadlockRisk {
private static class Resource {
public int value;
}
private Resource resourceA = new Resource();
private Resource resourceB = new Resource();
public int read() {
synchronized (resourceA) {
synchronized (resourceB) {
return resourceB.value + resourceA.value;
}
}
}
public void write(int a, int b) {
synchronized (resourceB) {
synchronized (resourceA) {
resourceA.value = a;
resourceB.value = b;
}
}
}
}
假設(shè)read()方法由一個(gè)線程啟動(dòng)，write()方法由另外一個(gè)線程啟動(dòng)。讀線程將擁有resourceA鎖，寫線程將擁有resourceB鎖，兩者都堅(jiān)持等待的話就出現(xiàn)死鎖。
實(shí)際上，上面這個(gè)例子發(fā)生死鎖的概率很小。因?yàn)樵诖a內(nèi)的某個(gè)點(diǎn)，CPU必須從讀線程切換到寫線程，所以，死鎖基本上不能發(fā)生。
但是，無論代碼中發(fā)生死鎖的概率有多小，一旦發(fā)生死鎖，程序就死掉。有一些設(shè)計(jì)方法能幫助避免死鎖，包括始終按照預(yù)定義的順序獲取鎖這一策略。已經(jīng)超出SCJP的考試范圍。
八、線程同步小結(jié)
1、線程同步的目的是為了保護(hù)多個(gè)線程反問一個(gè)資源時(shí)對資源的破壞。
2、線程同步方法是通過鎖來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)對象都有切僅有一個(gè)鎖，這個(gè)鎖與一個(gè)特定的對象關(guān)聯(lián)，線程一旦獲取了對象鎖，其他訪問該對象的線程就無法再訪問該對象的其他非同步方法。
3、對于靜態(tài)同步方法，鎖是針對這個(gè)類的，鎖對象是該類的Class對象。靜態(tài)和非靜態(tài)方法的鎖互不干預(yù)。一個(gè)線程獲得鎖，當(dāng)在一個(gè)同步方法中訪問另外對象上的同步方法時(shí)，會(huì)獲取這兩個(gè)對象鎖。
4、對于同步，要時(shí)刻清醒在哪個(gè)對象上同步，這是關(guān)鍵。
5、編寫線程安全的類，需要時(shí)刻注意對多個(gè)線程競爭訪問資源的邏輯和安全做出正確的判斷，對“原子”操作做出分析，并保證原子操作期間別的線程無法訪問競爭資源。
6、當(dāng)多個(gè)線程等待一個(gè)對象鎖時(shí)，沒有獲取到鎖的線程將發(fā)生阻塞。
7、死鎖是線程間相互等待鎖鎖造成的，在實(shí)際中發(fā)生的概率非常的小。真讓你寫個(gè)死鎖程序，不一定好使，呵呵。但是，一旦程序發(fā)生死鎖，程序?qū)⑺赖簟?/div>