18.6 线程同步机制（重点）

18.6.1 基本概念

当多个线程同时访问同一种共享资源时，可能会造成数据的覆盖等不一致性问题，此时就需要对线
程之间进行通信和协调，该机制就叫做线程的同步机制。
多个线程并发读写同一个临界资源时会发生线程并发安全问题。
异步操作:多线程并发的操作，各自独立运行。
同步操作:多线程串行的操作，先后执行的顺序。

18.6.2 解决方案

由程序结果可知：当两个线程同时对同一个账户进行取款时，导致最终的账户余额不合理。
引发原因：线程一执行取款时还没来得及将取款后的余额写入后台，线程二就已经开始取款。
解决方案：让线程一执行完毕取款操作后，再让线程二执行即可，将线程的并发操作改为串行操
作。
经验分享：在以后的开发尽量减少串行操作的范围，从而提高效率。

18.6.3 实现方式

在Java语言中使用synchronized关键字来实现同步/对象锁机制从而保证线程执行的原子性，具体
方式如下：使用同步代码块的方式实现部分代码的锁定，格式如下：
synchronized(类类型的引用) {
编写所有需要锁定的代码；
}
使用同步方法的方式实现所有代码的锁定。
直接使用synchronized关键字来修饰整个方法即可
该方式等价于:
synchronized(this) { 整个方法体的代码 }

18.6.4 静态方法的锁定

当我们对一个静态方法加锁，如:
public synchronized static void xxx(){….}
那么该方法锁的对象是类对象。每个类都有唯一的一个类对象。获取类对象的方式:类名.class。
静态方法与非静态方法同时使用了synchronized后它们之间是非互斥关系的。
原因在于：静态方法锁的是类对象而非静态方法锁的是当前方法所属对象。

18.6.5 注意事项

使用synchronized保证线程同步应当注意:
多个需要同步的线程在访问同步块时，看到的应该是同一个锁对象引用。
在使用同步块时应当尽量减少同步范围以提高并发的执行效率。

18.6.6 线程安全类和不安全类

StringBuffffer类是线程安全的类，但StringBuilder类不是线程安全的类。
Vector类和 Hashtable类是线程安全的类，但ArrayList类和HashMap类不是线程安全的类。
Collections.synchronizedList() 和 Collections.synchronizedMap()等方法实现安全。

18.6.7 死锁的概念

线程一执行的代码：
public void run(){
synchronized(a){ //持有对象锁a，等待对象锁b
synchronized(b){
编写锁定的代码;
}
}
}
线程二执行的代码：
public void run(){
synchronized(b){ //持有对象锁b，等待对象锁a
synchronized(a){
编写锁定的代码;
}
}
}
注意：
在以后的开发中尽量减少同步的资源，减少同步代码块的嵌套结构的使用！

18.6.8 使用Lock（锁）实现线程同步

（1）基本概念方法声明

  • 从Java5开始提供了更强大的线程同步机制—使用显式定义的同步锁对象来实现。
  • java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。
  • 该接口的主要实现类是ReentrantLock类，该类拥有与synchronized相同的并发性，在以后的线程安全控制中，经常使用ReentrantLock类显式加锁和释放锁

功能介绍
ReentrantLock()
使用无参方式构造对象
void lock()
获取锁
void unlock()
释放锁

案例 使用Lock锁实现线程同步，模拟取钱的效果。

package ``task18``;<br />``import ``java.util.concurrent.locks.ReentrantLock``;<br />``public class ``Account ``implements ``Runnable {
<br />` private int balance; //描述账户余额
``privateReentrantLock rt= newReentrantLock();//准备一把锁<br /> publicAccount() {//无参构造<br /> }`<br />
``public ``Account``(``int ``balance) { ``//``有参构造<br />`` ``this``.``balance ``= balance``;<br />`` ``}
<br />` public int getBalance() { //get方法
``returnbalance;<br /> }`<br />
``public void ``setBalance``(``int ``balance) { ``//set``方法<br />`` ``this``.``balance ``= balance``;<br />`` ``}
<br />` @Override
``public voidrun() {`<br />
``rt``.lock()``; ``//``开始加锁<br />`` ``//1.``模拟从后台查询余额的过程<br />`` ``int ``temp = getBalance()``;<br />`` ``// 2.``模拟取款``200``元的过程<br />`` ``if ``(temp >= ``200``) {
System.``_out_``.println(``"``正在出钞票，请稍后``···"``)``;<br />`` ``temp -= ``200``;<br />`` try ``{
Thread.``_sleep_``(``5000``)``;<br />`` ``} ``catch ``(InterruptedException e) {
e.printStackTrace()``;<br />`` ``}
System.``_out_``.println(``"``请取走钞票！``"``)``;<br />`` ``} ``else ``{
System.``_out_``.println(``"``余额不足！``"``)``;<br />`` ``}
``// 3.``模拟将最新的账户余额写入到后台<br />`` ``setBalance(temp)``;<br />`` ``rt``.unlock()``; ``// ``实现解锁<br />`` ``}
<br />` public static void main(String[] args) {<br /> Account ac = newAccount(1000);<br /> Thread t1 =new Thread(ac);
``Thread t2 =new Thread(ac);
``t1.start();
``t2.start();
``System.out.println(“主线程等待“);
try{<br /> t1.join();<br /> t2.join();
``}catch (InterruptedException e) {`<br />` e.printStackTrace();
``}`<br />` System.out.println(“账户余额： “ + ac.getBalance());
}<br />}`
运行结果如图
image.png

（3）与synchronized方式的比较

  • Lock是显式锁，需要手动实现开启和关闭操作，而synchronized是隐式锁，执行锁定代码后自动释放。
  • Lock只有同步代码块方式的锁，而synchronized有同步代码块方式和同步方法两种锁。
  • 使用Lock锁方式时，Java虚拟机将花费较少的时间来调度线程，因此性能更好。