Java中多線程同步怎么理解

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一、線程的先來(lái)后到

我們來(lái)舉一個(gè)Dirty的例子：某餐廳的衛(wèi)生間很小，幾乎只能容納一個(gè)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(gè)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(gè)人如廁完畢，打開(kāi)房門走出來(lái)為止。這就好比多個(gè)線程共享一個(gè)資源的時(shí)候，是一定要分出先來(lái)后到的。

有人說(shuō)：那如果我沒(méi)有這道門會(huì)怎樣呢？讓兩個(gè)線程相互競(jìng)爭(zhēng)，誰(shuí)搶先了，誰(shuí)就可以先干活，這樣多好阿？但是我們知道：如果廁所沒(méi)有門的話，如廁的人一起涌向廁所，那么必然會(huì)發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，正常的如廁步驟就會(huì)被打亂，很有可能會(huì)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(gè)單獨(dú)進(jìn)入如廁的人都可以順利的完成他們的如廁過(guò)程，而不會(huì)被干擾，甚至發(fā)生以外的結(jié)果。這就是說(shuō)，如廁的時(shí)候要講究先來(lái)后到。

那么在Java 多線程程序當(dāng)中，當(dāng)多個(gè)線程競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)資源的時(shí)候，如何能夠保證他們不會(huì)產(chǎn)生“打架”的情況呢？有人說(shuō)是使用同步機(jī)制。沒(méi)錯(cuò)，像上面這個(gè)例子，就是典型的同步案例，一旦***位開(kāi)始如廁，則第二位必須等待***位結(jié)束，才能開(kāi)始他的如廁過(guò)程。一個(gè)線程，一旦進(jìn)入某一過(guò)程，必須等待正常的返回，并退出這一過(guò)程，下一個(gè)線程才能開(kāi)始這個(gè)過(guò)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(gè)鎖，而當(dāng)他打開(kāi)鎖出來(lái)以后，就相當(dāng)于釋放了這個(gè)鎖。

也就是說(shuō)，多線程的線程同步機(jī)制實(shí)際上是靠鎖的概念來(lái)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(lái)看看鎖這個(gè)概念：

在Java程序運(yùn)行時(shí)環(huán)境中，JVM需要對(duì)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(gè)對(duì)象和類在邏輯上都是和一個(gè)監(jiān)視器相關(guān)聯(lián)的。

對(duì)于對(duì)象來(lái)說(shuō)，相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器保護(hù)對(duì)象的實(shí)例變量。

對(duì)于類來(lái)說(shuō)，監(jiān)視器保護(hù)類的類變量。（如果一個(gè)對(duì)象沒(méi)有實(shí)例變量，或者一個(gè)類沒(méi)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(gè)對(duì)象和類都關(guān)聯(lián)一個(gè)鎖。代表任何時(shí)候只允許一個(gè)線程擁有的特權(quán)。線程訪問(wèn)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(gè)鎖之前，就沒(méi)有其他線程可以獲取同樣數(shù)據(jù)的鎖了。（鎖住一個(gè)對(duì)象就是獲取對(duì)象相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器）

類鎖實(shí)際上用對(duì)象鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)虛擬機(jī)裝載一個(gè)class文件的時(shí)候，它就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類的實(shí)例。當(dāng)鎖住一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，實(shí)際上鎖住的是那個(gè)類的Class對(duì)象。

一個(gè)線程可以多次對(duì)同一個(gè)對(duì)象上鎖。對(duì)于每一個(gè)對(duì)象，java虛擬機(jī)維護(hù)一個(gè)加鎖計(jì)數(shù)器，線程每獲得一次該對(duì)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(dòng)手加鎖，對(duì)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(gè)監(jiān)視區(qū)域。當(dāng)每次進(jìn)入一個(gè)監(jiān)視區(qū)域時(shí)，java 虛擬機(jī)都會(huì)自動(dòng)鎖上對(duì)象或者類。

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