1、java同步关键词解释
21.1 synchronized
synchronized是用来实现线程同步的！！！
加同步格式：
synchronized( 需要一个任意的对象（锁） ){
代码块中放操作共享数据的代码。
}
见代码MySynchronized
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package thread1;
public class MySynchronzed {
public static void main(String[] args) { //final MySynchronzed mySynchronzed = new MySynchronzed(); //final MySynchronzed mySynchronzed2 = new MySynchronzed(); new Thread("thread1") { public void run() { synchronized ("sb") { try { System.out.println(this.getName() + " start"); Thread.sleep(5000); //int i = 1 / 0; //如果发生异常，jvm会将锁释放 System.out.println(this.getName() + "醒了"); System.out.println(this.getName() + " end"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } }.start();
new Thread("thread2") { public void run() { //争抢同一把锁时，线程1没有释放之前，线程2只能等待 //如果不是一把锁，可以看到两句话同时打印 synchronized ("sb") { System.out.println(this.getName() + " start"); System.out.println(this.getName() + " end"); } } }.start(); } } |
Ø synchronized的缺陷
synchronized是java中的一个关键字，也就是说是Java语言内置的特性。
如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：
1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；
2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。
例子1：
如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因（比如调用sleep方法）被阻塞了，但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，试想一下，这多么影响程序执行效率。
因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断），通过Lock就可以办到。
例子2：
当有多个线程读写文件时，读操作和写操作会发生冲突现象，写操作和写操作会发生冲突现象，但是读操作和读操作不会发生冲突现象。
但是采用synchronized关键字来实现同步的话，就会导致一个问题：
如果多个线程都只是进行读操作，当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。
因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时，线程之间不会发生冲突，通过Lock就可以办到。
另外，通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。
总的来说，也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。
2.2 lock
Ø lock和synchronized的区别
1）Lock不是Java语言内置的，synchronized是Java语言的关键字，因此是内置特性。Lock是一个类，通过这个类可以实现同步访问；
2）Lock和synchronized有一点非常大的不同，采用synchronized不需要用户去手动释放锁，当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后，系统会自动让线程释放对锁的占用；而Lock则必须要用户去手动释放锁，如果没有主动释放锁，就有可能导致出现死锁现象。
Ø java.util.concurrent.locks包下常用的类
² Lock
首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口：
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public interface Lock { void lock(); void lockInterruptibly() throws InterruptedException; boolean tryLock(); boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; void unlock(); } |
Lock接口中每个方法的使用：
lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用来获取锁的。 unLock()方法是用来释放锁的。
四个获取锁方法的区别：
lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。
由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。
tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。
lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。
注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。
因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。
而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。
² ReentrantLock
直接使用lock接口的话，我们需要实现很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入锁”。
以下是ReentrantLock的使用案例：
例子1，lock()的正确使用方法
见代码MyLockTest
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package lock;
import java.util.ArrayList; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class MyLockTest { private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); static Lock lock = new ReentrantLock();
/** * 演示只有一个线程释放了，其它线程才能够获得锁的过程 */ public static void main(String[] args) { new Thread() { public void run() { Thread thread = Thread.currentThread();
//阻塞式的 lock.lock(); try { System.out.println(thread.getName() + "得到了锁"); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(thread.getName() + "释放了锁"); lock.unlock(); } } }.start();
new Thread() { public void run() { Thread thread = Thread.currentThread(); lock.lock(); try { System.out.println(thread.getName() + "得到了锁"); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(thread.getName() + "释放了锁"); lock.unlock(); } } }.start(); } } |
例子2，tryLock()的使用方法
见代码MyTryLock
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package lock;
import java.util.ArrayList; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class MyTryLock { private static ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); //注意这个地方 static Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) { new Thread() { @Override public void run() { Thread thread = Thread.currentThread(); // boolean tryLock = lock.tryLock(); System.out.println(thread.getName() + " " + tryLock); if (tryLock) { try { System.out.println(thread.getName() + "得到了锁"); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(thread.getName() + "释放了锁"); lock.unlock(); } } } }.start();
new Thread() { public void run() { Thread thread = Thread.currentThread(); boolean tryLock = lock.tryLock(); System.out.println(thread.getName() + " " + tryLock); if (tryLock) { try { System.out.println(thread.getName() + "得到了锁"); for (int i = 0; i < 5; i++) { arrayList.add(i); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(thread.getName() + " 释放了锁"); lock.unlock(); } } } }.start(); } } |
例子3，lockInterruptibly()响应中断的使用方法：
见代码MyInterruptibly
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package lock;
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/** * 观察现象：如果thread-0得到了锁，阻塞.... * thread-1尝试获取锁，如果拿不到，会等待，但是可以被中断等待 */ public class MyInterruptibly { private Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) { MyInterruptibly test = new MyInterruptibly(); MyThread thread0 = new MyThread(test); MyThread thread1 = new MyThread(test); thread0.start(); thread1.start();
try { Thread.sleep(2000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } //调用中断方法来测试能否中断等待中的线程 thread1.interrupt(); System.out.println("====================="); }
public void insert(Thread thread) throws InterruptedException { //注意：如果需要正确中断等待的线程，必须将获得锁放在外面，然后将InterruptedException抛出 lock.lockInterruptibly(); try { System.out.println(thread.getName()+"得到了锁"); long startTime = System.currentTimeMillis(); for( ; ;) { if(System.currentTimeMillis() - startTime >= Integer.MAX_VALUE) break; //插入数据 } } finally { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally"); lock.unlock(); System.out.println(thread.getName()+"释放了锁"); } } }
class MyThread extends Thread { private MyInterruptibly test = null; public MyThread(MyInterruptibly test) { this.test = test; }
public void run() { try { test.insert(Thread.currentThread()); } catch (Exception e) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断"); } } } |
² ReadWriteLock (可以区别对待读、写的操作)
ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法：
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public interface ReadWriteLock { /** * Returns the lock used for reading. * * @return the lock used for reading. */ Lock readLock();
/** * Returns the lock used for writing. * * @return the lock used for writing. */ Lock writeLock(); } |
一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。
² ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。
下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。
例子1： 假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果
见代码MySynchronizedReadWrite
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package thread1;
/** * 一个线程又要读又要写，用synchronize来实现的话，读写操作都只能锁住后一个线程一个线程地进行 */ public class MySynchronizedReadWrite { public static void main(String[] args) { final MySynchronizedReadWrite test = new MySynchronizedReadWrite();
new Thread() { public void run() { test.operate(Thread.currentThread()); }; }.start();
new Thread() { public void run() { test.operate(Thread.currentThread()); }; }.start(); }
public synchronized void operate(Thread thread) { long start = System.currentTimeMillis(); int i = 0; while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) { i++; if (i % 4 == 0) { System.out.println(thread.getName() + "正在进行写操作"); } else { System.out.println(thread.getName() + "正在进行读操作"); } } System.out.println(thread.getName() + "读写操作完毕"); } } |
例子2：改成用读写锁的话：
见代码MyReentrantReadWriteLock
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package thread1;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/** * 使用读写锁，可以实现读写分离锁定，读操作并发进行，写操作锁定单个线程 * * 如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。 * 如果有一个线程已经占用读锁，其他线程还是申请读锁，则可以并发进行 * 如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。 * @author */ public class MyReentrantReadWriteLock { private ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
public static void main(String[] args) { final MyReentrantReadWriteLock test = new MyReentrantReadWriteLock();
new Thread(){ public void run() { test.get(Thread.currentThread()); test.write(Thread.currentThread()); }; }.start();
new Thread(){ public void run() { test.get(Thread.currentThread()); test.write(Thread.currentThread()); }; }.start();
}
/** * 读操作,用读锁来锁定 * @param thread */ public void get(Thread thread) { rwl.readLock().lock(); try { long start = System.currentTimeMillis();
while(System.currentTimeMillis() - start <= 1000) { System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作"); Thread.sleep(100); } System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕"); }catch(Exception e){} finally { rwl.readLock().unlock(); } }
/** * 写操作，用写锁来锁定 * @param thread */ public void write(Thread thread) { rwl.writeLock().lock();; try { long start = System.currentTimeMillis();
while(System.currentTimeMillis() - start <= 1) { System.out.println(thread.getName()+"正在进行写操作"); } System.out.println(thread.getName()+"写操作完毕"); } finally { rwl.writeLock().unlock(); } } } |
注意：
不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。
如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。
² Lock和synchronized的选择
1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；
2）synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；
3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；
4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。
5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。