并发编程总结之多线程基础

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线程安全

线程安全概念

1. 当多个线程访问访问某一个类(对象或方法)时，这个类或对象或方法始终能表现出正确的行为或我们想要的结果，那么这个类(对象或方法)就是线程安全的。
2. synchronized：可以在任意的对象及方法上加锁，而加锁的这段代码称之为互斥区或者临界区。

   代码示例说明1

   运行main方法，main方法里有5个线程t1到t5，同一时间启动去访问MyThread类的Run方法。
   1. 不加synchronized关键字修饰run()方法的代码

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      package org.xujin.multithread; public class MyThread extends Thread { private int count = 5; public void run() { count--; System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = " + count); } public static void main(String[] args) { /** * 分析：当多个线程访问myThread的run方法时，以排队的方式进行处理（这里排对是按照CPU分配的先后顺序而定的）， 一个线程想要执行synchronized修饰的方法里的代码： 1 尝试获得锁 2 * 如果拿到锁，执行synchronized代码体内容；拿不到锁，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止， 而且是多个线程同时去竞争这把锁。（也就是会有锁竞争的问题） */ MyThread myThread = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(myThread, "t1"); Thread t2 = new Thread(myThread, "t2"); Thread t3 = new Thread(myThread, "t3"); Thread t4 = new Thread(myThread, "t4"); Thread t5 = new Thread(myThread, "t5"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }

运行结果如下，没有出现我们想要的结果,打印出来的线程名是无序的 count值也没按正常–，运行多次不能保证count打印的值每次一致，因此出现了线程安全问题。

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5

t1 count = 2
t2 count = 2
t5 count = 0
t3 count = 2
t4 count = 1

代码示例说明2

1. 当我们加上synchronized关键字修饰run()方法后，代码如下。

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   public class MyThread extends Thread { private int count = 5; public synchronized void run() { count--; System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = " + count); } public static void main(String[] args) { /** * 分析：当多个线程访问myThread的run方法时，以排队的方式进行处理（这里排对是按照CPU分配的先后顺序而定的）， 一个线程想要执行synchronized修饰的方法里的代码： 1 尝试获得锁 2 * 如果拿到锁，执行synchronized代码体内容；拿不到锁，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止， 而且是多个线程同时去竞争这把锁。（也就是会有锁竞争的问题） */ MyThread myThread = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(myThread, "t1"); Thread t2 = new Thread(myThread, "t2"); Thread t3 = new Thread(myThread, "t3"); Thread t4 = new Thread(myThread, "t4"); Thread t5 = new Thread(myThread, "t5"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }

2. 加上synchronized运行结果如下，线程名无序，无论你执行多少次程序，count–的值都是显示我们想要的正确结果。

   1 2 3 4 5

   t1 count = 4 t3 count = 3 t4 count = 2 t5 count = 1 t2 count = 0

小结

当多个线程访问Mythread的run方法时，以排队的方式进行处理(排队的方式是按照CPU分配的饿先后顺序而定的)，一个线程想要执行synchronized修饰的方法里的代码，首先尝试获得锁，如果拿到锁，执行synchronized中代码体内容;拿不到锁，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止，而且是多个线程同时去竞争这把锁，也就是会有竞争锁的问题。

多个线程多个锁

多个线程多个锁:多个线程，每个线程都可以拿到自己指定的锁，分别获得锁之后，执行synchronized方法体的内容。

代码示例说明1

1. 两个线程t1,t2分别依次start，访问两个对象的synchronized修饰的printNum方法，Code如下:

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

   /** * 关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码（方法）当做锁， * 所以代码中哪个线程先执行synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属对象的锁（Lock）， * * 在静态方法上加synchronized关键字，表示锁定.class类，类一级别的锁（独占.class类）。 * @author xujin * */ public class MultiThread { private int num = 0; public synchronized void printNum(String tag) { try { if (tag.equals("a")) { num = 100; System.out.println("tag a, set num over!"); Thread.sleep(1000); } else { num = 200; System.out.println("tag b, set num over!"); } System.out.println("tag " + tag + ", num = " + num); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 注意观察run方法输出顺序 public static void main(String[] args) { // 两个不同的对象 final MultiThread m1 = new MultiThread(); final MultiThread m2 = new MultiThread(); Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { m1.printNum("a"); } }); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { m2.printNum("b"); } }); t1.start(); t2.start(); } }

1. 执行结果如下:

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   tag a, set num over! tag b, set num over! tag b, num = 200 tag a, num = 100

关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码（方法）当做锁，
所以代码中哪个线程先执行synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属对象的锁（Lock）

代码示例说明2

1. 在静态方法上printNum（）加一个synchronized关键字修饰的话，那这个线程调用printNum()获得锁，就是这个类级别的锁。这是时候无论你实例化出多少个对象m1,m2都是没有任何关系的，代码Demo如下所示：

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   public class MultiThread { // ②修改为static关键字修饰 private static int num = 0; // ①修改为static修饰该方法 public static synchronized void printNum(String tag) { try { if (tag.equals("a")) { num = 100; System.out.println("tag a, set num over!"); Thread.sleep(1000); } else { num = 200; System.out.println("tag b, set num over!"); } System.out.println("tag " + tag + ", num = " + num); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 注意观察run方法输出顺序 public static void main(String[] args) { // 俩个不同的对象 final MultiThread m1 = new MultiThread(); final MultiThread m2 = new MultiThread(); Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { m1.printNum("a"); } }); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { m2.printNum("b"); } }); t1.start(); t2.start(); } }

1. 运行结果如下,可以看出t1执行完了，然后执行t2,他们之间有一个顺序

   1 2 3 4

   tag a, set num over! tag a, num = 100 tag b, set num over! tag b, num = 200

多个线程多个锁小结

1. 关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码或方法当做锁，所以示例中代码中的哪个线程先执行synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法对象的锁，也就是Lock,两个对象，线程获得的就是两个不同的锁，他们互不影响。
2. 有一种情况则是相同的锁，即在静态方法上加synchronized关键字，表示锁定.class类，类一级别的锁独占.class类。

对象锁的同步和异步

锁同步和异步的概念

1. 同步-synchronized
   同步的概念就是共享，需要记住共享这个概念，如果不是共享的资源，就没有必要同步。
2. 异步-asynchronized
   异步是相互独立的，相互之间不受任何约制，类似于http中的Ajax请求。

同步的目的就是为了线程安全，其实对于线程安全来说，需要满足两个特性：原子性，可见性。

代码示例1

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public class TestObject {
    /** synchronized */
    public synchronized void method1() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            //休眠4秒
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void method2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
    public static void main(String[] args) {
        final TestObject mo = new TestObject();
        /**
         * 分析： t1线程先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法
         * t1线程先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步
         */
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method1();
            }
        }, "t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method2();
            }
        }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果如下，因为t1,t2两个线程访问TestObject对象的mo的method1，method2方法是异步的，所以直接打出。

1
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t2
t1

分析： t1线程若先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法，这就是异步。

代码示例2

把上面代码中的method2，也加上synchronized去修饰，代码如下:

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public class TestObject {
    public synchronized void method1() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /** 加上synchronized修饰method2 */
    public synchronized void method2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
    public static void main(String[] args) {
        final TestObject mo = new TestObject();
        /**
         * 分析： t1线程先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法
         * t1线程先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步
         */
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method1();
            }
        }, "t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method2();
            }
        }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

打印结果如下,由于CPU随机分配，若t1线程先执行，先打印t1,然后t1线程先休眠4s，后释放了Lock，然后打印t2。

1
2

t1
t2

t1线程先持有TestObject对象的Lock锁，t2线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步

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