线程的同步

浅浅的花香味﹌ 2022-05-28 02:16 236阅读 0赞

## 同步代码块 ##

为了保证每个线程都能正常执行原子操作，Java引入了同步机制，具体的操作是在代表原子操作的代码前加上synchronized标记，这样的代码被称为同步代码块：

public String pop(){
        synchronized(this){
            ...
        }
    }

每个Java对象都有且只有一个同步锁，在任何时刻，最多只允许一个线程拥有这把锁。当线程试图执行以上带有`synchronized(this)`代码块时，线程必须首先获得this关键字引用的当前对象的锁。

*  假如这个锁正在被其他线程持有，Java虚拟机会把这个线程放到当前对象的锁池中，当前线程处于阻塞状态。在这个对象的锁池中可能还有很多线程在等待。等到其他线程释放了锁，Java虚拟机会从锁池中随机选择一个线程，让这个线程持有锁，并且转到就绪状态。
 *  假如这个锁没有被其他线程持有，当前线程就会获得这把锁，开始执行同步代码块。一般情况下，只有线程执行完同步代码块，才会释放锁。

public synchronized String pop(){
       ...}
    
    public String pop(){
        synchronized(this){
            ...
        }
    }

如果一个方法中的所有代码都属于同步代码，那么可以直接在方法前加上`synchronized`修饰，上面两种写法是等价的。

## 线程同步的特征 ##

1.  如果一个同步代码块和非同步代码块操作共享资源，这仍然会造成对共享资源的竞争。
2.  每个对象都有唯一的同步锁。
3.  静态方法前也可以使用`synchronized`修饰，这是因为每个被加载到方法去的类也有唯一的同步锁。当一个线程试图执行一个类的带有`synchronized`修饰的静态方法时，这个线程必须持有这个类的同步锁。
4.  当一个线程开始执行同步代码块，并不意味着不能中断。在同步代码块中调用Thread.sleep()或者Thread.yield()方法后，此时当前线程并没有释放锁，只是把运行机会让给了其他线程。
5.  `synchronized`声明不会被继承，如果一个用`synchronized`修饰的方法被子类覆盖，那么子类的这个方法不再保持同步，除非也用`synchronized`修饰。

## 同步与并发 ##

多线程的同步与并发是一对此消彼长的矛盾。  
为了提高并发性能，应该使得同步代码块中包含尽可能少的代码，使得一个线程能尽快释放锁，减少其他线程等待锁的时间。

## 线程安全的类 ##

一个线程安全的类需要满足一下条件：

1.  这个类的对象可以同时被多个线程安全地访问。
2.  每个线程都能正常地执行原子操作，得到正确的结果。
3.  每个线程的原子操作完成后，对象处于逻辑上合理的状态。

不可变类总是线程安全的，因为它的对象的状态始终不会发生改变，任何线程只能读取对象的状态，而不能改变它的状态。  
可变类的线程安全往往以降低并发性能为代价，为减小这一负面影响，可采取一下措施：

1.  只对可能导致资源竞争的代码进行同步。
2.  如果一个可变类有单线程运行环境和多线程运行环境，那么可以为这个类提供两种实现，比如HashSet是线程不安全的，java.util.Collections类的synchronizedSet(Sets)方法能返回原始HashSet集合的同步版本。

## 释放对象的锁 ##

以下情况，持有锁的线程会释放锁。

*  执行完同步代码块，线程会释放对象的锁。
 *  在执行同步代码块时，发生异常导致线程终止，会释放锁。
 *  在执行同步代码块时，执行了锁所属对象的wait()方法，当前线程会释放锁，进入对象等待池。

## 死锁 ##

当一个线程等待有另一个线程持有的锁，而后者正在等待已被第一个线程持有的锁时，就会发生死锁。也就是两个线程都在等待对方的锁。  
避免死锁的通用经验法则是：当几个线程都要访问共享资源A、B和C时，保证每个线程按照同样的顺序去访问它们。