Java【多线程】synchronized关键字

目录

synchronized的特性

1.互斥

2.可重入

如何自己实现一个可重入锁?

关于死锁

死锁的第三种情况 N个线程M把锁

构成死锁的四个必要条件

java标准库中的线程安全类

线程不安全

线程安全


 

synchronized关键字-监视器锁monitor locker

synchronized的特性

1.互斥

synchronized 会起到互斥效果, 某个线程执⾏到某个对象的 synchronized 中时, 其他线程如果也执⾏到同⼀个对象 synchronized 就会阻塞等待
进⼊ synchronized 修饰的代码块, 相当于 加锁
退出 synchronized 修饰的代码块, 相当于 解锁

多个线程针对同一个锁对象加锁才会产生互斥(锁冲突/锁竞争)

synchronized(锁对象){//加锁

一些要保证安全的代码

}//解锁

synchronized修饰普通方法,相当于个给this加锁

synchronized修饰静态方法,相当于给类对象加锁

2.可重入

synchronized 同步块对同⼀条线程来说是可重⼊的,不会出现⾃⼰把⾃⼰锁死的问题
如何理解把自己锁死
public void add(){synchronized(this){count++;}
}
synchronized(counter){counter.add();
}

一旦调用的层次较深就容易出现这样的情况

要想解除阻塞需要往下执行才可以

要往下执行就要等到第一次的锁被释放

这样的问题就称为“死锁”dead lock

1.第一次加锁能成功(锁没有人使用)

2.第二次进行加锁,此时意味着锁对象已经被占用的状态,第二次加锁就会触发阻塞等待

死锁是一个非常严重的bug使代码执行到这一块之后就卡住

为了解决上述的问题,java的synchronized就引入了可重入的概念

当某个线程针对一个锁加锁成功之后

后续该线程再次针对这个锁进行加锁

不会触发阻塞而是直接往下走

因为当前这把锁就是被这个线程持有

但是,如果是其他线程尝试加锁就会正常阻塞

可重入锁的实现原理,关键在于让锁对象内部保存,当前是哪个线程持有的这把锁

后续有线程针对这个锁加锁的时候,对比一下,锁的持有者的线程是否和当前加锁的线程是同一个

synchronized(counter){//真正加锁 1synchronized(counter){//放行 2synchronized(counter){//放行 3counter.add();}//3->2}//2->1
}//1->0

最外层,真正加锁

最外层,真正解锁

站在jvm的视角,看到多个}需要执行

jvm如何知道哪个}是真正解锁的那个

先引入一个变量,计数器(0)

每次触发{的时候,count++;

每次触发}的时候,count--;

当count--为0的时候就是真正需要解锁的时候


如何自己实现一个可重入锁?

1.在锁内部记录当前是哪个线程持有的锁,后续每次加锁,都进行判定

2.通过计数器,记录当前加锁的次数,从而确定何时真正进行解锁


关于死锁

一个线程,一把锁,连续加锁两次

两个线程,两把锁,每个线程获取到一把锁之后,尝试获取对方的锁

           synchronized (locker1){try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}synchronized (locker2){System.out.println("t1线程两个锁都获取到");}}

必须是,拿到第一把锁,再拿第二把锁(不能释放第一把锁)

Thread-0因为竞争锁的缘故而阻塞了


如果不加sleep是否还会出现一样的现象

不一定

这就看具体的顺序

加上sleep为了确保

t1拿到locker1

t2拿到locker2

等待1s

t1拿到locker2

t2拿到locker1

如果不加sleep,很可能t1一口气就把locker1和locker2都拿到了,这个时候t2还没开动

自然无法构成死锁


让你手写一个出现死锁的代码

c++方向直接加锁两次就行了

java方向就得通过上述代码两个线程两把锁,精确控制好加锁的顺序


死锁的第三种情况 N个线程M把锁

一个经典模型,哲学家就餐问题

ef9a296fdc724afbbb313e8749163c92.png

5个哲学家随机触发吃面条和思考人生

5个哲学家就相当于5个线程

5根筷子就相当于5把锁

每个线程只需拿到其中的两根筷子即可

大部分情况下上述模型可以很好运转

一些极端情况下会造成死锁

同一时刻大家都想吃面条

同时拿起左手的筷子

此时任何一个线程都无法拿起右手的筷子


如何避免代码中出现死锁呢

死锁是怎样构成的

构成死锁的四个必要条件

1.锁是互斥的.(锁的基本性质)一个线程拿到锁之后,另一个线程再尝试获取锁,必须要阻塞等待

2.锁是不可抢占(不可剥夺)的.(锁的基本特性)线程1拿到锁,线程2也尝试获取这个锁,线程2必须阻塞等待,而不是线程2直接把锁抢过来

//至少,java的synchronized是遵守这两点

3.请求和保持.一个线程拿到锁1后,不释放锁2的前提下,获取锁2

如果先放下左手的筷子,再拿右手的筷子就不构成死锁

代码加锁的时候不要去“嵌套”

这种做法通用性不够的

有些情况确实需要拿到多个锁再进行某个操作

4.循环等待.多个线程多把锁之间的等待过程,构成了“循环”

a等待b,b等待a或者a等待b,b等待c,c等待a

约定好加锁的顺序就可以破除循环等待了

约定,每个线程加锁的时候

永远是先获取序号小的锁

后获取序号大的锁

//破坏掉上述的3或4任何一个条件都能够打破死锁


java标准库中的线程安全类

数据结构,集合类

线程不安全

ArrayList

LinkedList

HashMap

TreeMap

HashSet

TreeSet

StringBuilder

集合类自身没有进行任何加锁限制

线程安全

Vector(不推荐使用)

HashTable(不推荐使用)

ConcurrentHashMap

StringBuffer

在关键方法加了synchronized

不是写了synchronized就100%线程安全

得具体代码具体分析

加锁这个事情不是没有代价的

一旦代码中使用了锁意味着代码可能会因为锁的竞争产生阻塞=>程序执行的效率大打折扣

一定要思考清楚这个地方是否确实需要锁

不需要的时候不要乱加

还有的虽然没有加锁,但是不涉及“修改”,仍然是线程安全的

String

 

 

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