java多线程-synchronized

一、线程安全问题

多线程操作各自线程创建的资源的时候，不存在线程安全问题。但多线程操作同一个资源的时候就会出现线程安全问题。下例为两个线程操作同一个name资源时发生的问题。

class TestSyn {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Resource resource = new Resource();
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    r.sayb();
                }
            }
        }.start();
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    r.sayq();
                }
            }
        }.start();
    }
}
 
class Resource {
    private String name;
 
    public void sayb() {
        name = "bbb";
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
    }
 
    public void sayq() {
        name = "qqqqqq";
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
    }
}
/**
 *
 Thread-1qqqqqq
 Thread-1qqqqqq
 Thread-0qqqqqq //其中一段错误信息,Thread-0线程也打印了qqqqqq
 Thread-0bbb
 Thread-0bbb
 */

问题出现过程：

1. Thread-0获取执行权执行name="bbb"。

2. Thread-1获得执行权执行name="qqqqqq"。

3. Thread-0重新获得执行权执行打印指令，这时Thread-0就打印出了qqqqqq。

二、synchronized代码块

如果name赋值，打印name是一个原子操作就可以避免线程安全问题。

java中synchronized可以标记一段代码，达到原子操作的效果。

1. 当一个线程执行标记有synchronized代码时将获得该对象的锁，然后开始执行synchronized标记的代码。
2. 每一个对象只有一个锁，因此其他线程无法获得该对象锁。
3. 其他线程如果这时候也执行到了标记有synchronized的代码将阻塞，直到获得对象锁的线程执行完synchronized标记的代码。
4. 然后持有锁的线程释放锁。
5. 其他线程开始争夺锁，回到第1步。

synchronized标记代码有两种方式：

//synchronized代码块
class Resource {
    private String name;
 
    public void sayb() {
        synchronized (this){
            name = "bbb";
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
        }
        //...其他代码
    }
 
    public void sayq() {
        synchronized (this){
            name = "qqqqqq";
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
        }
        //...其他代码
    }
}

//synchronized方法
class Resource {
    private String name;
 
    public synchronized void sayb() {
        name = "bbb";
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
        //...其他代码
    }
 
    public synchronized void sayq() {
        name = "qqqqqq";
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb
        //...其他代码
    }
}

上例中两个线程执行的是同一个对象的方法，因此他们抢夺同一个锁，一个线程执行的时候，另一个线程阻塞。

两种方法有些不同点：

1. synchronized方法标记在非static方法上，线程获得的锁为this，例子中为resource对象。若标记在static方法上则线程获得的锁为Resource.class对象。
2. synchronized标记在代码块上，可以由用户自己指定，而且代码块的范围也可以自己指定。因此synchronized代码块比synchronized方法更加灵活。

注意：

1. 使用synchronized会降低性能，使用时尽量缩小synchronized标记的范围。
2. synchronized不会死锁，异常抛出时虚拟机会释放锁。

三、monitor与锁的重入

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        syn();
    }
 
    private static synchronized void syn(){
        synchronized (Test.class){
            synchronized (Test.class){
                synchronized (Test.class){
                    System.out.println(1);
                }
            }
        }
    }
}

1. 虚拟机为每个对象分配了一个monitor。
2. 前面说到当一个线程进入synchronized代码块，就获得了对象锁，实际上是monitor的计数器++。
3. monitor的计数器>0时，线程获得锁，因此上面的代码monitor的计数器每次进入一个synchronized代码块monitor的计数器++，结束一个代码块monitor的计数器--。
4. monitor的计数器=0时，线程才会释放锁。

这就是锁的重入。