锁（synchronized和lock）
使用锁是JAVA中解决线程安全问题的最主要的手段。
JAVA中的锁主要有以下两种：
1.内存锁 synchronized
2.可重入锁 Lock(ReentrantLock)
1.synchronized
① synchronized 基本使用
synchronized 的基本用法有以下 3 种：
1.修饰静态方法
2.修饰普通方法
3.修饰代码块()
import org.omg.CORBA.PUBLIC_MEMBER;
import java.net.PortUnreachableException;
/**
* 修饰静态方法
*/
public class ThreadSynchronized {
private static int number=0;
static class Counter{
//循环次数
private static int MAX_COUNT=1000000;
//++方法
public synchronized static void incr(){
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number++;
}
}
//--方法
public synchronized static void decr(){
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number--;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1=new Thread(()->{
Counter.incr();
});
t1.start();
Thread t2=new Thread(()->{
Counter.decr();
});
t2.start();
//等待线程执行结束
t1.join();
t2.join();
System.out.println("最终结果："+number);
}
}
import org.omg.CORBA.PUBLIC_MEMBER;
import java.net.PortUnreachableException;
/**
* 修饰普通方法
*/
public class ThreadSynchronized2 {
private static int number=0;
static class Counter{
//循环次数
private static int MAX_COUNT=1000000;
//++方法
public synchronized void incr(){
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number++;
}
}
//--方法
public synchronized void decr(){
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
number--;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter=new Counter();
Thread t1=new Thread(()->{
counter.incr();
});
t1.start();
Thread t2=new Thread(()->{
counter.decr();
});
t2.start();
//等待线程执行结束
t1.join();
t2.join();
System.out.println("最终结果："+number);
}
}
import org.omg.CORBA.PUBLIC_MEMBER;
import java.net.PortUnreachableException;
/**
* Synchronized修饰代码块
*/
public class ThreadSynchronized3{
private static int number=0;
static class Counter{
//循环次数
private static int MAX_COUNT=1000000;
//++方法
public void incr() {
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
synchronized (this) {
number++;
}
}
}
//--方法
public void decr() {
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
synchronized (this){
number--;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Counter counter=new Counter();
Thread t1=new Thread(()->{
counter.incr();
});
t1.start();
Thread t2=new Thread(()->{
counter.decr();
});
t2.start();
//等待线程执行结束
t1.join();
t2.join();
System.out.println("最终结果："+number);
}
}
注意事项：
1.synchronized时，一定要注意，对于同一个业务的多个线程加锁对象，一定要是同一个对象（加同一把锁）。
2.synchronized修饰代码块时，代码块在静态方法块中时，不能使用this对象。
② synchronized 特性
-
互斥（排他性）
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
-
刷新内存（解决内存可见性问题）
synchronized 的工作过程:
- 获得互斥锁
- 从主内存拷贝变量的最新副本到工作的内存
- 执行代码
- 将更改后的共享变量的值刷新到主内存
-
释放互斥锁
所以 synchronized 也能保证内存可见性. 具体代码参见后面 volatile 部分.
-
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。
/**
* Synchronized可重入性测试
*/
public class ThreadSynchronized4 {
public static void main(String[] args) {
synchronized (ThreadSynchronized4.class){
System.out.println("当前主线程已经得到了锁");
synchronized (ThreadSynchronized4.class){
System.out.println("当前主线程再次得到了锁");
}
}
}
}
synchronized是如何实现的？（面试问题）
JVM层面synchronized是依靠监视器Monitor实现的，从操作系统的层面来看，synchronized是基于（Mutex）来实现的。
每创建一个对象，它都会内置一个隐藏对象头和ID，类里面也有对象头和ID；每一个对象都有一个内置的隐藏的对象头，对象头里面都会包含至少两个属性：是否加锁的标识、拥有当前锁的线程id。
说一下synchronized底层实现和运行原理？（非公平锁）（重量级锁）
无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁（锁升级）
监视器
监视器是一个概念或者说是一个机制，它用来保障在任何时候，只有一个线程能够执行指定区域的代码。
严格意义来说监视器和锁的概念是不同的，但很多地方也把二者相互指代。
执行流程
在 Java 中，synchronized 是
非公平锁
，也是可以重入锁。
所谓的非公平锁是指，线程获取锁的顺序不是按照访问的顺序先来先到的，而是由线程自己竞争，随机获取到锁。
可重入锁指的是，一个线程获取到锁之后，可以重复得到该锁。这些内容是理解接下来内容的前置知识。
在 HotSpot 虚拟机中，Monitor 底层是由 C++实现的，它的实现对象是ObjectMonitor，ObjectMonitor 结构体的实现如下：
ObjectMonitor::ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0;
_waiters = 0,
_recursions = 0; //线程的重入次数
_object = NULL;
_owner = NULL; //标识拥有该monitor的线程
_WaitSet = NULL; //等待线程组成的双向循环链表，_WaitSet是第一个节点
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ; //多线程竞争锁进入时的单向链表
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; //_owner从该双向循环链表中唤醒线程结点，_EntryList
是第一个节点
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
在以上代码中有几个关键的属性：
_count：记录该
线程获取锁的次数
（也就是前前后后，这个线程一共获取此锁多少次）。
_recursions：锁的
重入次数
。
_owner：The Owner 拥有者，是持有该 ObjectMonitor（监视器）对象的线程；
_EntryList：EntryList 监控集合，存放的是处于阻塞状态的线程队列，在多线程下，竞争失败的线程会进入 EntryList 队列。
_WaitSet：WaitSet 待授权集合，存放的是处于 wait 状态的线程队列，当线程执行了 wait() 方法之后，会进入 WaitSet 队列。
监视器的执行流程：
公平锁
一定执行的步骤：
1.上一个线程释放锁之后执行唤醒
2.最前面的线程从阻塞状态又切换运行
2.Lock
Lock 实现步骤：
1.创建Lock
2.加锁 lock.lock()
3.释放锁 lock.unlock()
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 手动锁（可重入锁）的基本使用
*/
public class ThreadLock {
public static void main(String[] args) {
//1.创建锁对象
Lock lock=new ReentrantLock();
//2.加锁 lock.lock()
lock.lock();
try {
System.out.println("你好，ReentrantLock");
}finally {//unlock一定要放在try...finally中
//3.释放锁 lock.unlock()
lock.unlock();
}
}
}
Lock指定锁的类型（非公平锁和公平锁）
默认情况下，会创建一个非公平锁（性能高）
传递参数会创建一个公平锁
Lock注意事项：
1.unlock操作一定要放在finally里面，因为如果不在finally里面，可能会导致锁资源永久占用的问题
2. Lock（）一定要放在try之前，或者是try的首行
问题：
1.未加锁却执行了释放锁的操作
2.释放锁的错误信息会覆盖业务报错信息，从而增加调试程序和修复的复杂性
synchronized VS Lock
1.Lock更灵活。有更多方法，比如tryLock();
2.锁类型不同：Lock默认的是非公平锁，但可以指定为公平锁；Synchronized只能为非公平锁
3.调用lock方法和Synchronized 线程等待锁状态不同，lock方法会变为WATING；Synchronized 会变为BLOCKED
4.Synchronized 是JVM层面提供的锁，他是自订进行加锁和释放锁的，对于开发者是无感的；而Lock需要开发者自己进行加锁和释放锁的操作
5.Synchronized 可以修饰方法（静态方法/普通方法）和代码块；而Lock只能修饰代码