Java中多線程同步的原理是什么

Java中多線程同步的原理是什么，相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

一、線程的先來后到

我們來舉一個Dirty的例子：某餐廳的衛(wèi)生間很小，幾乎只能容納一個人如廁。為了保證不受干擾，如廁的人進(jìn)入衛(wèi)生間，就要鎖上房門。我們可以把衛(wèi)生間想象成是共享的資源，而眾多需要如廁的人可以被視作多個線程。假如衛(wèi)生間當(dāng)前有人占用，那么其他人必須等待，直到這個人如廁完畢，打開房門走出來為止。這就好比多個線程共享一個資源的時(shí)候，是一定要分出先來后到的。

有人說：那如果我沒有這道門會怎樣呢？讓兩個線程相互競爭，誰搶先了，誰就可以先干活，這樣多好阿？但是我們知道：如果廁所沒有門的話，如廁的人一起涌向廁所，那么必然會發(fā)生爭執(zhí)，正常的如廁步驟就會被打亂，很有可能會發(fā)生意想不到的結(jié)果，例如某些人可能只好被迫在不正確的地方施肥……

正是因?yàn)橛羞@道門，任何一個單獨(dú)進(jìn)入如廁的人都可以順利的完成他們的如廁過程，而不會被干擾，甚至發(fā)生以外的結(jié)果。這就是說，如廁的時(shí)候要講究先來后到。

那么在Java 多線程程序當(dāng)中，當(dāng)多個線程競爭同一個資源的時(shí)候，如何能夠保證他們不會產(chǎn)生“打架”的情況呢？有人說是使用同步機(jī)制。沒錯，像上面這個例子，就是典型的同步案例，一旦***位開始如廁，則第二位必須等待***位結(jié)束，才能開始他的如廁過程。一個線程，一旦進(jìn)入某一過程，必須等待正常的返回，并退出這一過程，下一個線程才能開始這個過程。

這里，最關(guān)鍵的就是衛(wèi)生間的門。其實(shí)，衛(wèi)生間的門擔(dān)任的是資源鎖的角色，只要如廁的人鎖上門，就相當(dāng)于獲得了這個鎖，而當(dāng)他打開鎖出來以后，就相當(dāng)于釋放了這個鎖。

也就是說，多線程的線程同步機(jī)制實(shí)際上是靠鎖的概念來控制的。那么在Java程序當(dāng)中，鎖是如何體現(xiàn)的呢？

讓我們從JVM的角度來看看鎖這個概念：

在Java程序運(yùn)行時(shí)環(huán)境中，JVM需要對兩類線程共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)：

1）保存在堆中的實(shí)例變量

2）保存在方法區(qū)中的類變量

這兩類數(shù)據(jù)是被所有線程共享的。（程序不需要協(xié)調(diào)保存在Java 棧當(dāng)中的數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是屬于擁有該棧的線程所私有的。）

在java虛擬機(jī)中，每個對象和類在邏輯上都是和一個監(jiān)視器相關(guān)聯(lián)的。

對于對象來說，相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器保護(hù)對象的實(shí)例變量。

對于類來說，監(jiān)視器保護(hù)類的類變量。（如果一個對象沒有實(shí)例變量，或者一個類沒有變量，相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器就什么也不監(jiān)視。）

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視器的排他性監(jiān)視能力，java虛擬機(jī)為每一個對象和類都關(guān)聯(lián)一個鎖。代表任何時(shí)候只允許一個線程擁有的特權(quán)。線程訪問實(shí)例變量或者類變量不需鎖。

但是如果線程獲取了鎖，那么在它釋放這個鎖之前，就沒有其他線程可以獲取同樣數(shù)據(jù)的鎖了。（鎖住一個對象就是獲取對象相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器）

類鎖實(shí)際上用對象鎖來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)虛擬機(jī)裝載一個class文件的時(shí)候，它就會創(chuàng)建一個java.lang.Class類的實(shí)例。當(dāng)鎖住一個對象的時(shí)候，實(shí)際上鎖住的是那個類的Class對象。

一個線程可以多次對同一個對象上鎖。對于每一個對象，java虛擬機(jī)維護(hù)一個加鎖計(jì)數(shù)器，線程每獲得一次該對象，計(jì)數(shù)器就加1，每釋放一次，計(jì)數(shù)器就減 1，當(dāng)計(jì)數(shù)器值為0時(shí)，鎖就被完全釋放了。

java編程人員不需要自己動手加鎖，對象鎖是java虛擬機(jī)內(nèi)部使用的。

在java程序中，只需要使用synchronized塊或者synchronized方法就可以標(biāo)志一個監(jiān)視區(qū)域。當(dāng)每次進(jìn)入一個監(jiān)視區(qū)域時(shí)，java 虛擬機(jī)都會自動鎖上對象或者類。

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