java多线程-初探（三）

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-04-11 07:54 249阅读 0赞

# [java多线程-初探（二）][java_-] #

### 本章主要阐述synchronized同步关键字，以及未做同步将出现的问题。 ###

**未做同步引发的问题举例**

本文举例：1万个人一起吃1万碗饭，两个人随便吃。吃完为止。

正常想要的结果是：吃到第0碗的时候，程序执行结束，打印出剩余的饭为0碗。

未加同步可能出现的结果是：吃到第0碗的时候，有一个人以为还有饭可以吃，接着吃。结果就把剩余的饭吃出负数来了。

**未加同步的问题不是每次执行都能出现的，这个要看cpu的资源执行效果，如果都是很和谐的状态下则不会出现，建议多执行几次。**

class Main

package com.thread.three;
    
    public class Main {
    
        // 一万碗饭
        public static int riceNum = 10000 ;
    
        /**
         * 吃饭
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("开吃！");
            // 一万个线程同时吃饭
            int peopleNum = 10000 ;
            Thread[] threads = new Thread[peopleNum];
            for (int i=0; i<peopleNum; i++){
                Thread thread = new Thread(){
                    public void run(){
                        while (true){
                            if (Main.riceNum <= 0) break;
                            System.out.println("吃了一碗，剩余：" + Main.riceNum--);
                            try {
                                Thread.sleep(100);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }
                };
                thread.start();
                threads[i] = thread;
            }
            // 加入主线程
            for (Thread thread : threads){
                try {
                    thread.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("吃完啦，剩余：" + riceNum + "碗饭");
        }
    }

执行结果

![20181205115358542.png][]

**问题原因**

上述试了几遍出现的同步问题，说到底就是有一个线程以为还有饭可以吃，吃的时候却已经没了。

关键性问题代码：

if (Main.riceNum <= 0) break;
    System.out.println("吃了一碗，剩余：" + Main.riceNum--);

**举例说明**

此时饭剩下最后1碗的时候，线程1在第一行判断通过，还未执行第二行减少饭的代码逻辑时，cpu切换到线程2，此时线程2以为饭还有1碗，线程2的判断也通过，当线程2要执行第二行时cpu又切换到线程3。

以此类推，假设有3个线程在第二行等待，线程1执行了第二行代码，现在饭变成0碗了，输出剩余0碗饭。cpu又切换到线程2，此时输出剩余-1碗饭，cpu再次切换到线程3，则输出剩余-2碗饭。

当cpu切换到某一个线程时，从上次切换走的那行继续执行，所以切换到线程2跟线程3时不需要判断饭是不是小于0碗了，因为cpu切走之前已经判断通过了。

**解决思路**

在线程1执行判断以及减少饭的操作时，其他线程等线程1吃完再吃呢？

我们要把判断是否还有饭以及吃饭的整个过程，不允许其他线程在我们吃的时候也来一起吃。

**synchronized关键字**

synchronized之内的代码块可以只让一个线程执行，执行完了才能轮到其他线程进入这个代码块，否则其他线程就在synchronized处等待。

synchronized可修饰方法或者方法内的代码块。

修饰方法的锁则是调用该方法的对象，如果同时new多个实例，则不是同一把锁。

**synchronized的锁**

实现其他线程等待，归根需要一把锁。这个锁建议要是一个唯一不可变的实例对象。

当线程1执行到synchronized时，获取了synchronized的锁，当线程1在执行代码块的时，cpu切换到其他线程，其他线程要获取锁的时候，发现锁已经被线程1占用了，无法获取，其他线程则在synchronized代码块之外等待线程1把锁释放了，才能获取锁从而执行。

大白话解释就是：当一个人拿了一把钥匙开门进房间了，其他人要进来时没有钥匙，只能等里面的人出来把钥匙给其他人，其他人才能进去。

Java中的同步有三种：

1.  同步代码块。锁是由开发者自己定义
2.  非静态方法上加同步。锁对象是当前调用方法的那个对象使用this 表示
3.  静态方法上加同步。锁对象是当前方法所在的class文件，使用类名.class 表示

同步方法的执行：

当任何的线程要进入到当前这个方法时，就必须先判断能不能获取到锁，如果可以获取到，才能进入方法运行，获取不到，只能在方法外面等待。

**synchronized代码格式**

synchronized( 任意对象（锁） )\{

需要被同步的代码

**释放锁**

上述为例，线程1释放锁有两种方式。

1：synchronized代码块内执行完成。

2：synchronized代码块内发生异常且代码块内无捕获。

添加synchronized锁的关键性代码示例

while (true){
      synchronized (Main.class){
         if (Main.riceNum <= 0) break;
         System.out.println("吃了一碗，剩余：" + Main.riceNum--);
         try {
              Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
         }
      }
    }

上述的锁就是：**Main.class**

这个class对象在类加载时产生，唯一且不可变。

**错误示例**

while (true){
      synchronized (new Object()){
         if (Main.riceNum <= 0) break;
         System.out.println("吃了一碗，剩余：" + Main.riceNum--);
         try {
              Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
         }
      }
    }

上文的锁是一个Object对象，造成的结果就是锁直接在门上插着，谁都能进。

没new一个对象都不一样，两个线程的锁不是同一个，则无法实现同步。

**线程安全的类**

线程安全：效率低。

线程不安全：效率高。

在一个类里，如果所有的方法都被synchronized修饰，则称这个类为线程安全的类。

能保证同一时间内，有且只有一个线程可以进入这个类里修改操作数据。从而保证数据的安全性，避免因为同步而导致出现的脏数据（如上文的剩余-1碗饭）

**举例说明：StringBuffer和StringBuilder**

StringBuffer：线程安全的类

StringBuilder：线程不安全的类

StringBuffer的方法中，所有方法都被synchronized修饰。因为无法多个线程一起操作，所以效率相对StringBuffer比较低。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3draF9fXw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**举例说明：HashMap和Hashtable**

Hashtable：线程安全的类，效率低

HashMap：线程不安全的类，效率高

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3draF9fXw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**举例说明：ArrayList和Vector**

Vector：线程安全的类，效率低

ArrayList：线程不安全的类，效率高

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3draF9fXw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**说明**

线程安全的类，表示不可以多个线程同时访问一个线程安全的对象。

如上文的集合，不安全的类，则可以两个线程同时添加数据。安全的类则必须等第一个线程添加完成后第二个线程才能添加数据。（前提是两个线程操作同一个集合对象）

注：线程不安全的集合也可以通过Collections工具类转换成线程安全的。

如：List<Integer> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

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