一、线程安全问题
多线程操作各自线程创建的资源的时候,不存在线程安全问题。但多线程操作同一个资源的时候就会出现线程安全问题。下例为两个线程操作同一个name资源时发生的问题。
class TestSyn { public static void main(String[] args) throws Exception { Resource resource = new Resource(); new Thread() { @Override public void run() { while (true) { r.sayb(); } } }.start(); new Thread() { @Override public void run() { while (true) { r.sayq(); } } }.start(); }}class Resource { private String name; public void sayb() { name = "bbb"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb } public void sayq() { name = "qqqqqq"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb }}/** * Thread-1qqqqqq Thread-1qqqqqq Thread-0qqqqqq //其中一段错误信息,Thread-0线程也打印了qqqqqq Thread-0bbb Thread-0bbb */
问题出现过程:
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Thread-0获取执行权执行name="bbb"。
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Thread-1获得执行权执行name="qqqqqq"。
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Thread-0重新获得执行权执行打印指令,这时Thread-0就打印出了qqqqqq。
二、synchronized代码块
如果name赋值,打印name是一个原子操作就可以避免线程安全问题。
java中synchronized可以标记一段代码,达到原子操作的效果。
- 当一个线程执行标记有synchronized代码时将获得该对象的锁,然后开始执行synchronized标记的代码。
- 每一个对象只有一个锁,因此其他线程无法获得该对象锁。
- 其他线程如果这时候也执行到了标记有synchronized的代码将阻塞,直到获得对象锁的线程执行完synchronized标记的代码。
- 然后持有锁的线程释放锁。
- 其他线程开始争夺锁,回到第1步。
synchronized标记代码有两种方式:
//synchronized代码块class Resource { private String name; public void sayb() { synchronized (this){ name = "bbb"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb } //...其他代码 } public void sayq() { synchronized (this){ name = "qqqqqq"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb } //...其他代码 }}
//synchronized方法class Resource { private String name; public synchronized void sayb() { name = "bbb"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb //...其他代码 } public synchronized void sayq() { name = "qqqqqq"; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + name);//Thread-0打印bbb //...其他代码 }}
上例中两个线程执行的是同一个对象的方法,因此他们抢夺同一个锁,一个线程执行的时候,另一个线程阻塞。
两种方法有些不同点:
- synchronized方法标记在非static方法上,线程获得的锁为this,例子中为resource对象。若标记在static方法上则线程获得的锁为Resource.class对象。
- synchronized标记在代码块上,可以由用户自己指定,而且代码块的范围也可以自己指定。因此synchronized代码块比synchronized方法更加灵活。
注意:
- 使用synchronized会降低性能,使用时尽量缩小synchronized标记的范围。
- synchronized不会死锁,异常抛出时虚拟机会释放锁。
三、monitor与锁的重入
class Test { public static void main(String[] args) { syn(); } private static synchronized void syn(){ synchronized (Test.class){ synchronized (Test.class){ synchronized (Test.class){ System.out.println(1); } } } }}
- 虚拟机为每个对象分配了一个monitor。
- 前面说到当一个线程进入synchronized代码块,就获得了对象锁,实际上是monitor的计数器++。
- monitor的计数器>0时,线程获得锁,因此上面的代码monitor的计数器每次进入一个synchronized代码块monitor的计数器++,结束一个代码块monitor的计数器--。
- monitor的计数器=0时,线程才会释放锁。
这就是锁的重入。