Java并发编程 第四章 共享模型之管程 上
1. 共享问题
先看一段代码
@Slf4j(topic = "c.yuanzixing")
public class yuanzixing {static int counter = 0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5000; i++) {counter++;}}, "t1");Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5000; i++) {counter--;}}, "t2");t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();log.debug("{}", counter);}
}结果有可能是0
有可能是负数
还有可能正数
这是因为i++和i--并不是原子操作
i++实际会产生如下的 JVM 字节码指令：
单线程下这八条指令是顺序执行（不会交错）没有问题。
但多线程下这 8 行代码可能交错运行
出现负数的情况
出现正数的情况
一个程序运行多个线程本身是没有问题的，问题出在多个线程访问共享资源，多个线程读共享资源其实也没有问题，但在多个线程对共享资源读写操作时发生指令交错，就会出现问题。
一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，称这段代码块为临界区。
2. synchronized 解决方案
语法
synchronized(对象) // 线程1， 线程2(blocked)
{
临界区
}例如
@Slf4j(topic = "c.Test19")
public class Test17 {static int counter = 0;static final Object room = new Object();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5000; i++) {synchronized (room) {counter++;}}}, "t1");Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5000; i++) {synchronized (room) {counter--;}}}, "t2");t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();log.debug("{}", counter);}}
想象 synchronized(对象) 中的对象是一个房间（room），这个房间有唯一的入口（门），门只能一次进入一人。
- 线程 t1 和 t2 就像两个想进入房间的人。
-
线程 t1 执行到
synchronized(room)时，相当于 t1 进入了房间，并锁上了门，拿走了钥匙，在房间里执行count++代码。 -
线程 t2 如果也运行到了
synchronized(room)，它会发现门被锁住了，只能在门外等待。此时，线程 t2 会被阻塞，发生上下文切换，等待 t1 完成工作。 -
即使 t1 的 CPU 时间片用完 被踢出了门外（注意，锁住对象并不能让 t1 一直执行），门仍然锁住，t1 依然拿着钥匙。此时，t2 线程仍在阻塞状态，无法进入房间。
-
当 t1 执行完
synchronized{}块内的代码后，t1 才会离开房间并解开门上的锁，把钥匙还给 t2 线程。此时 t2 线程才可以进入房间，锁住门，拿上钥匙，执行它的count--代码。
如图
如果把 synchronized(obj) 放在 for 循环的外面，如何理解？-- 原子性
此时也不会出错，就是锁住了整个for循环近20000次操作。
如果 t1 synchronized(obj1) 而 t2 synchronized(obj2) 会怎样运作？-- 锁对象
锁不是同一把对象跟没上一样。会出错
如果 t1 synchronized(obj) 而 t2 没有加会怎么样？如何理解？-- 锁对象
t2没加锁那么则发生上下文切换后轮到t2它因为没锁所以不会被阻塞住，那么他就会执行代码，于是又发生交错执行。会出错。
基于面向对象的设计思想代码可以改进，把需要保护的共享变量放入一个类，
class Room {int value = 0;public void increment() {synchronized (this) {value++;}}public void decrement() {synchronized (this) {value--;}}public int get() {synchronized (this) {return value;}}
}注意get也要加锁，因为不加锁可能读到中间变量。
3. 方法上的 synchronized
class Test {public synchronized void test() {}
}
等价于class Test {public void test() {synchronized (this) {}}
}class Test {public synchronized static void test() {}
}
等价于class Test {public static void test() {synchronized (Test.class) {}}
}下面看八种情况
case1
@Slf4j(topic = "c.Number")
class Number {public synchronized void a() { log.debug("1"); }public synchronized void b() { log.debug("2"); }
}public static void main(String[] args) {Number n1 = new Number();new Thread(() -> { n1.a(); }).start();new Thread(() -> { n1.b(); }).start();}case2
class Number {public synchronized void a() { sleep(1); log.debug("1");}public synchronized void b() { log.debug("2"); }public void c() { log.debug("3"); }
}public static void main(String[] args) {Number n1 = new Number();new Thread(() -> { n1.a(); }).start();new Thread(() -> { n1.b(); }).start();new Thread(() -> { n1.c(); }).start();}case1 12或21 case 2： 3 1s 12或 23 1s 1 或 32 1s 1
case3
@Slf4j(topic = "c.Number")
class Number {public static synchronized void a() { sleep(1); log.debug("1");}public synchronized void b() { log.debug("2"); }
}public static void main(String[] args) {Number n1 = new Number();new Thread(() -> { n1.a(); }).start();new Thread(() -> { n1.b(); }).start();}
case4
@Slf4j(topic = "c.Number")
class Number{
public static synchronized void a() {sleep(1);log.debug("1");}
public static synchronized void b() {log.debug("2");}
}
public static void main(String[] args) {
Number n1 = new Number();
new Thread(()->{ n1.a(); }).start();
new Thread(()->{ n1.b(); }).start();
}
case5@Slf4j(topic = "c.Number")
class Number {public static synchronized void a() {sleep(1);log.debug("1");}public synchronized void b() {log.debug("2");}
}public static void main(String[] args) {Number n1 = new Number();Number n2 = new Number();new Thread(() -> {n1.a();}).start();new Thread(() -> {n2.b();}).start();}
case6
class Number {public static synchronized void a() {sleep(1);log.debug("1");}public static synchronized void b() {log.debug("2");}
}public static void main(String[] args) {Number n1 = new Number();Number n2 = new Number();new Thread(() -> {n1.a();}).start();new Thread(() -> {n2.b();}).start();}case3 a方法加了static所以所住的是类，b方法所住的是this对象，所以不是同一把锁 2 1s 1
case4： 1s 后12， 或 2 1s后 1 case5：2 1s 1 case 6 ：n1 n2虽然是不同的对象，但ab方法都加了static，所以锁住的都是number类，因此是同一把锁，1s 后12， 或 2 1s后 1。