线程安全总结

最近想将java基础的一些东西都整理整理，写下来，这是对知识的总结，也是一种乐趣。已经拟好了提纲，大概分为这几个主题：Java代码

1. for(int?i=0;i<10;i++)??
2. ?a++;??

?

线程有可能只对工作内存中的副本进行赋值,只到最后一次赋值后才同步到主存储区，所以assign,store,weite顺序可以由JVM实现系统决定。假设有一个共享变量x，线程a执行x=x+1。从上面的描述中可以知道x=x+1并不是一个原子操作，它的执行过程如下：
1 从主存中读取变量x副本到工作内存
2 给x加1
3 将x加1后的值写回主Java代码

1. public?class?Account?{??
2. ??
3. ????private?int?balance;??
4. ??
5. ????public?Account(int?balance)?{??
6. ????????this.balance?=?balance;??
7. ????}??
8. ??
9. ????public?int?getBalance()?{??
10. ????????return?balance;??
11. ????}??
12. ??
13. ????public?void?add(int?num)?{??
14. ????????balance?=?balance?+?num;??
15. ????}??
16. ??
17. ????public?void?withdraw(int?num)?{??
18. ????????balance?=?balance?-?num;??
19. ????}??
20. ??
21. ????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{??
22. ????????Account?account?=?new?Account(1000);??
23. ????????Thread?a?=?new?Thread(new?AddThread(account,?20),?"add");??
24. ????????Thread?b?=?new?Thread(new?WithdrawThread(account,?20),?"withdraw");??
25. ????????a.start();??
26. ????????b.start();??
27. ????????a.join();??
28. ????????b.join();??
29. ????????System.out.println(account.getBalance());??
30. ????}??
31. ??
32. ????static?class?AddThread?implements?Runnable?{??
33. ????????Account?account;??
34. ????????int?????amount;??
35. ??
36. ????????public?AddThread(Account?account,?int?amount)?{??
37. ????????????this.account?=?account;??
38. ????????????this.amount?=?amount;??
39. ????????}??
40. ??
41. ????????public?void?run()?{??
42. ????????????for?(int?i?=?0;?i?<?200000;?i++)?{??
43. ????????????????account.add(amount);??
44. ????????????}??
45. ????????}??
46. ????}??
47. ??
48. ????static?class?WithdrawThread?implements?Runnable?{??
49. ????????Account?account;??
50. ????????int?????amount;??
51. ??
52. ????????public?WithdrawThread(Account?account,?int?amount)?{??
53. ????????????this.account?=?account;??
54. ????????????this.amount?=?amount;??
55. ????????}??
56. ??
57. ????????public?void?run()?{??
58. ????????????for?(int?i?=?0;?i?<?100000;?i++)?{??
59. ????????????????account.withdraw(amount);??
60. ????????????}??
61. ????????}??
62. ????}??
63. }??

?

第一次执行结果为10200，第二次执行结果为1060，每次执行的结果都是不确定的，因为线程的执行顺序是不可预见的。这是java同步产生的根源，synchronized关键字保证了多个线程对于同步块是互斥的，synchronized作为一种同步手段，解决java多线程的执行有序性和内存可见性，而volatile关键字之解决多线程的内存可见性问题。后面将会详细介绍。

synchronized关键字Java代码

1. synchronized(锁){??
2. ?????临界区代码??
3. }???

?

为了保证银行账户的安全，可以操作账户的方法如下：

1. public?synchronized?void?add(int?num)?{??
2. ?????balance?=?balance?+?num;??
3. }??
4. public?synchronized?void?withdraw(int?num)?{??
5. ?????balance?=?balance?-?num;??
6. }??

?

刚才不是说了synchronized的用法是这样的吗：

1. synchronized(锁){??
2. 临界区代码??
3. }??

?

那么对于public synchronized void add(int num)这种情况，意味着什么呢？其实这种情况，锁就是这个方法所在的对象。同理，如果方法是public? static synchronized void add(int num)，那么锁就是这个方法所在的class。
??????? 理论上，每个对象都可以做为锁，但一个对象做为锁时，应该被多个线程共享，这样才显得有意义，在并发环境下，一个没有共享的对象作为锁是没有意义的。假如有这样的代码：

1. public?class?ThreadTest{??
2. ??public?void?test(){??
3. ?????Object?lock=new?Object();??
4. ?????synchronized?(lock){??
5. ????????//do?something??
6. ?????}??
7. ??}??
8. }??

?

lock变量作为一个锁存在根本没有意义，因为它根本不是共享对象，每个线程进来都会执行Object lock=new Object();每个线程都有自己的lock，根本不存在锁竞争。
??????? 每个锁对象都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个被线程被唤醒(notify)后，才会进入到就绪队列，等待cpu的调度。当一开始线程a第一次执行account.add方法时，jvm会检查锁对象account的就绪队列是否已经有线程在等待，如果有则表明account的锁已经被占用了，由于是第一次运行，account的就绪队列为空，所以线程a获得了锁，执行account.add方法。如果恰好在这个时候，线程b要执行account.withdraw方法，因为线程a已经获得了锁还没有释放，所以线程b要进入account的就绪队列，等到得到锁后才可以执行。
一个线程执行临界区代码过程如下：
1 获得同步锁
2 清空工作内存
3 从主存拷贝变量副本到工作内存
4 对这些变量计算
5 将变量从工作内存写回到主存
6 释放锁
可见，synchronized既保证了多线程的并发有序性，又保证了多线程的内存可见性。


生产者/消费者模式Java代码

1. Object?lock=new?Object();//声明了一个对象作为锁??
2. ???synchronized?(lock)?{??
3. ???????balance?=?balance?-?num;??
4. ???????//这里放弃了同步锁，好不容易得到，又放弃了??
5. ???????lock.wait();??
6. }??

?

如果一个线程获得了锁lock，进入了同步块，执行lock.wait()，那么这个线程会进入到lock的阻塞队列。如果调用lock.notify()则会通知阻塞队列的某个线程进入就绪队列。
声明一个盘子，只能放一个鸡蛋

1. package?com.jameswxx.synctest;??
2. public?class?Plate{??
3. ??List<Object>?eggs=new?ArrayList<Object>();??
4. ??public?synchronized??Object?getEgg(){??
5. ?????if(eggs.size()==0){??
6. ????????try{??
7. ????????????wait();??
8. ????????}catch(InterruptedException?e){??
9. ????????}??
10. ?????}??
11. ??
12. ????Object?egg=eggs.get(0);??
13. ????eggs.clear();//清空盘子??
14. ????notify();//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列??
15. ????return?egg;??
16. }??
17. ??
18. ?public?synchronized??void?putEgg(Object?egg){??
19. ????If(eggs.size()>0){??
20. ??????try{??
21. ?????????wait();??
22. ??????}catch(InterruptedException?e){??
23. ??????}??
24. ????}??
25. ????eggs.add(egg);//往盘子里放鸡蛋??
26. ????notify();//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列??
27. ??}??
28. }??

?

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