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同步监视器之同步代码块、同步方法


 

 
如果有多个线程访问共享资源,可能会出现当一个线程没有处理完业务,然后另一个线程进入,从而导致共享资源出现不安全的情况。
 
 
 
日常例子:银行取钱,A和B有拥有同一个银行账户,A用存折在柜台取钱,B在取款机取钱。取钱有两个关键步骤:
 
    (1)判断账户里的钱的余额是否大于所取钱数
 
    (2)如果大于所取钱数,则账户最终所剩余额 = 余额 - 所取钱数。
 
如果没有线程同步的情况下,我们假设这一种情况,这个共同的账户里共1000元。
 
    (1)A  B同时去取600元,A所在线程执行到上面的第一个步骤,判断所取钱数小于现有余额,CPU时间片用完。
 
    (2)这时B进来到第一个步骤,同样是执行判断,因为A只执行完第一步骤,没有执行减法,这时现有余额还是1000元。
 
    (3)由于在CPU分配的时间里他接着完成了减法操作。这时账户余额为1000 - 600 = 400。成功取出600元。
 
    (4)最后A接着之前执行的步骤,去做减法操作, 账户余额为 -200 = 400 - 600。
 
到这里,我只想说为什么,是什么银行可以允许你这么做, 当然,除非银行是你家开的。
 
总之银行不可能让这种情况发生,所以我们的伟大先贤们就想到线程同步,其实很简单,你也能想到。如果让这两个步骤同时完成,不可分开,问题也就迎刃而解。
 
 
 
下面就说到在JAVA中同步代码的实现:
 
  涉及概念:同步监视器,是一个普通的java对象,同一个同步监视器如果一个线程拿到,则其他线程就没有办法拿到。好像是一个房门里只有唯一的一把钥匙, 不能复制。如果一个人拿着它进入房门,其他人只能在外面等候。等他出来你获得了它,你才能进入房间。
 
下面的代码如果没有做线程同步操作(同步代码块、同步方法、同步锁)结果是如下:
 
  Thread-1------判断所取钱数是否大于余额------
  Thread-0------判断所取钱数是否大于余额------
  Thread-0======做减法操作,取出现金======
  Thread-1======做减法操作,取出现金======
 
很显然线程1的那两步没有同时完成。
 
 
 
下面的几种方法可以实现两步同时完成。
 
1、同步代码块:
 
public class ThreadTest {
 
  public static void main(String[] args){
    Thread t1 = new Thread1(); //线程1
    Thread t2 = new Thread1();//线程2
    t1.start();
    t2.start();
  }
}
 
class Thread1 extends Thread{
 
  @Override
  public void run() {
    super.run();
    try {
 
      BeTested b = new BeTested(); // 这地方,因为这个例子中同步监视器 obj 是线程共享的,两个线程用两个不同的对象,也没有关系,不影响结果。
      b.beTested(this);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
class BeTested {
  static Object obj = new Object();;
  public void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
    synchronized (obj) { //  obj 为同步监视器
      System.out.println(t.getName() + "------判断所取钱数是否大于余额------");
      t.sleep(1000); //  如果没有同步这样能理明显地看到这两步骤不能在一个线程,同一个时间片里执行完成。
      System.out.println(t.getName() + "======做减法操作,取出现金======");
    }
  }
}
 
执行结果如下:
 
Thread-0------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-0======做减法操作,取出现金======
Thread-1------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-1======做减法操作,取出现金======
 
注意:同步监视器对象的选用很关键。要选择线程共享的对象,比如上面例子的 obj, 它是static修饰的才行,如果没有static修饰,则是使用不同的同步监视器(不是同一个对象),相当于是两把钥匙。
 
  (如果obj = "aaaa" 没有static修饰也可以实现同步,那是因为这个obj引用的常量池里的同一个string对象,强烈不推荐使用)
 
 
 
2、同步方法(非静态方法)
 
把上面的那两类改成如下,main方法所在类不变。
 
class Thread1 extends Thread{
 
  static BeTested b = new BeTested();  // 在这种方法中,这里必须是同个对象(static修饰),下文会详细说明
  @Override
  public void run() {
    super.run();
    try {
      b.beTested(this);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
class BeTested {
  static Object obj = new Object();;
  public synchronized void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
      System.out.println(t.getName() + "------判断所取钱数是否大于余额------");
      t.sleep(1000); 
      System.out.println(t.getName() + "======做减法操作,取出现金======");
  }
}
 
执行结果如下:
 
Thread-0------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-0======做减法操作,取出现金======
Thread-1------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-1======做减法操作,取出现金======
 
注意:因为同步方法中,所用的同步监视器不能指定,默认使用的调用该方法的对象,也就是this。所以 Thread1 类中相对于示例1中同步代码块中修改的部分, 也是要static修饰。也就是说要使用同一个对象。
 
 
 
3、同步方法(静态方法)
 
把上面的那两类改成如下,main方法所在类不变。
 
class Thread1 extends Thread{
 
  @Override
  public void run() {
    super.run();
    try {
      BeTested b = new BeTested(); // 这里每个线程使用不同的对象。
      b.beTested(this);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
 
class BeTested {
  static Object obj = new Object();;
  public static synchronized void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
      System.out.println(t.getName() + "------判断所取钱数是否大于余额------");
      t.sleep(1000); 
      System.out.println(t.getName() + "======做减法操作,取出现金======");
  }
}
 
执行结果如下:
 
Thread-0------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-0======做减法操作,取出现金======
Thread-1------判断所取钱数是否大于余额------
Thread-1======做减法操作,取出现金======
 
注意:因为同步静态方法中,同步监视器是这个类而不是这个类的对象。所以Thread1 类中相对于示例2中同步代码块中修改的部分,不须要用static修饰,不是同一个对象也没关系。因为这个类他本身就是共享的。
 
 
 
总结:如上几种方式进行线程同步处理时,要注意你所使用的同步监视器对象,它必须是共享的。