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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
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
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
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