Java多线程(2) 同步

一.简述

要说明线程同步问题首先要说明Java线程的两个特性，可见性和有序性。多个线程之间是不能直接传递数据交互的，它们之间的交互只能通过共享变量来实现。拿上篇博文中的例子来说明，在多个线程之间共享了Count类的一个对象，这个对象是被创建在主内存(堆内存)中，每个线程都有自己的工作内存(线程栈)，工作内存存储了主内存Count对象的一个副本，当线程操作Count对象时，首先从主内存复制Count对象到工作内存中，然后执行代码count.count()，改变了num值，最后用工作内存Count刷新主内存Count。当一个对象在多个内存中都存在副本时，如果一个内存修改了共享变量，其它线程也应该能够看到被修改后的值，此为可见性。多个线程执行时，CPU对线程的调度是随机的，我们不知道当前程序被执行到哪步就切换到了下一个线程，一个最经典的例子就是银行汇款问题，一个银行账户存款100，这时一个人从该账户取10元，同时另一个人向该账户汇10元，那么余额应该还是100。那么此时可能发生这种情况，A线程负责取款，B线程负责汇款，A从主内存读到100，B从主内存读到100，A执行减10操作，并将数据刷新到主内存，这时主内存数据100-10=90，而B内存执行加10操作，并将数据刷新到主内存，最后主内存数据100+10=110，显然这是一个严重的问题，我们要保证A线程和B线程有序执行，先取款后汇款或者先汇款后取款，此为有序性。

例子：

public class MultiThread {
    public  static  void main(String[] args)
    {
        Thread_Add a=new Thread_Add();
        Thread_Add b=new Thread_Add();
        Thread_Add c=new Thread_Add();
        a.start();
        b.start();
        c.start();
    }
}
class Account
{
    public volatile   static  int sum=0;

    public static synchronized void  Add()
    {
        if(sum<=1000)
        System.out.println(Thread.currentThread().toString()+sum++);
    }
}

class Thread_Add extends Thread
{
    public void run()
    {
        while(Account.sum!=1000)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().toString()+Account.sum++);
        }
    }
}

解决方式使用synchronized将需要互斥的代码包含起来，来保证同一时刻只有一个进程在互斥的代码段里面执行。
线程开始执行之前，必须先获得对同步监视器的锁定，对于同步方法而言就是this，没有获得就阻塞在那里

public class MultiThread {

    public  static  void main(String[] args)
    {
        Thread_Add a=new Thread_Add();
        Thread_Add b=new Thread_Add();
        Thread_Add c=new Thread_Add();
        a.start();
        b.start();
        c.start();
    }
}

class Account
{
    public volatile   static  int sum=0;
    public static synchronized void  Add()
    {
        if(sum<=1000)
        System.out.println(Thread.currentThread().toString()+sum++);
    }
}

class Thread_Add extends Thread
{
    public void run()
    {
        while(Account.sum!=1000)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().toString()+Account.sum++);
        }
    }
}

使用synchronized在某些情况下会造成死锁，死锁问题以后会说明。使用synchronized修饰的方法或者代码块可以看成是一个原子操作

一个线程执行互斥代码过程如下：

1. 获得同步锁；

2. 清空工作内存；

3. 从主内存拷贝对象副本到工作内存；

4. 执行代码(计算或者输出等)；

5. 刷新主内存数据；

6. 释放同步锁。

【加锁和释放锁并不是显示的，减小了灵活性】

所以，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。缺点就是代价很高的

根据前面的分析，我们可以知道，这时one方法和two方法再也不会并发的执行了，i和j的值在主内存中会一直保持一致，并且two方法输出的也是一致的。另一种同步的机制是在共享变量之前加上volatile：

class Test {
static volatile int i = 0, j = 0;
static void one() {
i++;
j++;
}
static void two() {
System.out.println("i=" + i + " j=" + j);
}
}

one方法和two方法还会并发的去执行，但是加上volatile可以将共享变量i和j的改变直接响应到主内存中，这样保证了主内存中i和j的值一致性，然而在执行two方法时，在two方法获取到i的值和获取到j的值中间的这段时间，one方法也许被执行了好多次，导致j的值会大于i的值。所以volatile可以保证内存可见性，不能保证并发有序性。

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