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java线程与线程同步理解

时间:2023-07-31
线程的一些核心概念

线程就是独立的执行路径;

在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程、gc线程;

main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序;

在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为干预的;

对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制;

线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销;

每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致;

线程同步

处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象(并发),并且某些线程还想修改这个对象。

这时候我们就需要线程同步,线程同步其实就是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使用完毕,下一个线程再使用。

线程同步的形成条件:队列+锁

当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,使用后释放锁即可,但存在以下问题

一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;

在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的 上下文切换 和 调度延时,引起性能问题;

如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁 会导致优先级倒置,引起性能问题;

由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块

synchronized方法控制对“对象”的访问,每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行。

缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

synchronized方法默认锁的是this,即对象本身

因此考虑使用同步块:synchronized(Obj){}

Obj称为同步监视器

Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器,即需要做增删查改的对象

同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this,就是这个对象本身

同步监视器的执行过程

第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码

第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问

第一个线程访问完毕,解锁同步监视器

第二个线程访问,发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问

synchronized是隐式锁,与之相对应得有显式锁Lock。

但与synchronized相比,lock缺少了方法锁。

以下是一段使用Lock的例子。

package com.thread;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class TestLock { public static void main(String[] args) { TestLock2 testLock2 = new TestLock2(); new Thread(testLock2).start(); new Thread(testLock2).start(); new Thread(testLock2).start(); }}class TestLock2 implements Runnable{ int ticketnum = 10; private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while(true){ try { lock.lock(); if (ticketnum>0){ try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(ticketnum--); }else { break; } }finally { lock.unlock(); } } }}

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