java多线程系列(二)---对象变量并发访问

对象变量的并发访问

前言：本系列将从零开始讲解java多线程相关的技术，内容参考于《java多线程核心技术》与《java并发编程实战》等相关资料，希望站在巨人的肩膀上,再通过我的理解能让知识更加简单易懂。

目录

• 认识cpu、核心与线程
• java多线程系列（一）之java多线程技能
• java多线程系列（二）之对象变量的并发访问
• java多线程系列（三）之等待通知机制
• java多线程系列（四）之ReentrantLock的使用
• java多线程系列（五）之synchronized ReentrantLock volatile Atomic 原理分析
• java多线程系列（六）之线程池原理及其使用

线程安全

• 线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。 线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据

局部变量并不会数据共享

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {
		PrivateNum p=new PrivateNum();
		MyThread threadA=new MyThread('A',p);
		MyThread threadB=new MyThread('B',p);
		threadA.start();
		threadB.start();
	}}
	class MyThread extends Thread
	{
		char i;
		PrivateNum p;
		public MyThread(char i,PrivateNum p)
		{
			this.i=i;
			this.p=p;
		}
		public void run()
		{
			p.test(i);
		}
	}
	class PrivateNum
	{

		public void test( char i)
		{
			try {
				int num=0;
				if(i=='A')
				{
					num=100;

					System.out.println("线程A已经设置完毕");
					Thread.sleep(1000);
				}
				else
				{
					num=200;
					System.out.println("线程B已经设置完毕");
				}
				System.out.println("线程"+i+"的值："+num);

			}
		 catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}}
	}

	线程A已经设置完毕
    线程B已经设置完毕
    线程B的值：200
    线程A的值：100

• 在这段代码中，线程A和B先后对num进行赋值，当两个线程都赋值后再分别打印，但是输出的结果并不相同，后赋值的线程并没有对num的值进行覆盖，因为这里的num是在方法里面的，也就是局部变量，不同线程的num并不共享，所以并不会发生覆盖。

实例成员变量数据共享

public void test( char i)
		{
			int num=0;
			try {

				if(i=='A')
				{
					num=100;

					System.out.println("线程A已经设置完毕");
					Thread.sleep(1000);
				}
				else
				{
					num=200;
					System.out.println("线程B已经设置完毕");
				}
				System.out.println("线程"+i+"的值："+num);

			}
		 catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}}
		线程B已经设置完毕
    线程A已经设置完毕
    线程B的值：200
    线程A的值：200

• 这里的代码只是将int num=0放到了方法的外面，但是输出的结果却不同，因为这时候线程AB访问的是同一个变量（指向同一个地址），所以这个时候会发生覆盖，同时这里出现了线程安全问题。

synchronized关键字可以避免线程安全问题

public synchronized void test( char i)
		{
			int num=0;
			try {

				if(i=='A')
				{
					num=100;

					System.out.println("线程A已经设置完毕");
					Thread.sleep(1000);
				}
				else
				{
					num=200;
					System.out.println("线程B已经设置完毕");
				}
				System.out.println("线程"+i+"的值："+num);

			}
		 catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}}
	线程A已经设置完毕
    线程A的值：100
    线程B已经设置完毕
    线程B的值：200

• 这里只是上面代码的基础上增加了一个synchronized ，避免了线程安全问题

总结

• 如果多个线程访问的是同一个对象方法中的局部变量，那么这个变量并不共享，线程AB对此变量的操作将互不影响
• 如果多个线程访问的是同一个对象方法中的成员变量，那么这个变量共享，如果不处理好线程问题，可能会出现线程安全问题
• 通过synchronized关键字可以使方法同步

多个线程访问的是两个不同实例的同一个同步方法

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {
		PrivateNum p1=new PrivateNum();
		PrivateNum p2=new PrivateNum();
		MyThread threadA=new MyThread('A',p1);
		MyThread threadB=new MyThread('B',p2);
		threadA.start();
		threadB.start();
	}}
	线程A已经设置完毕
    线程B已经设置完毕
    线程B的值：200
    线程A的值：100

• 这里的代码又是在上面的代码进行修改，这里我们添加了synchronized关键字，对方法上锁，但是却是异步执行的（同步的话，应该是这样输出 线程A已经设置完毕 线程A的值：100 ）,这是因为这里是两个锁，创建了p1和p2对象，创建的是两个锁，锁对象不同不造成互斥作用。

多线程调用同一个实例的两个不同（一个同步，一个非同步）方法

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {
		PrivateNum p1=new PrivateNum();

		MyThread threadA=new MyThread('A',p1);
		MyThread2 threadB=new MyThread2('B',p1);
		threadA.start();
		threadB.start();
	}}
	class MyThread extends Thread
	{
		char i;
		PrivateNum p;
		public MyThread(char i,PrivateNum p)
		{
			this.i=i;
			this.p=p;
		}
		public void run()
		{
			p.test(i);
		}
	}
	class MyThread2 extends Thread
	{
		char i;
		PrivateNum p;
		public MyThread2(char i,PrivateNum p)
		{
			this.i=i;
			this.p=p;
		}
		public void run()
		{
			p.test2(i);
		}
	}
	class PrivateNum
	{
		int num=0;
		public void test2(char i)
		{
			System.out.println("线程"+i+"执行，线程A并没有同步执行");
		}
		public synchronized void  test( char i)
		{

			try {

				if(i=='A')
				{
					num=100;

					System.out.println("线程A已经设置完毕");
					Thread.sleep(100);
				}
				else
				{
					num=200;
					System.out.println("线程B已经设置完毕");
				}
				System.out.println("线程"+i+"的值："+num);

			}
		 catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}}
	}
	线程A已经设置完毕
    线程B执行，线程A并没有同步执行
    线程A的值：100
    线程B的值：200

• 这里的代码我们给PrivateNum添加了一个非同步的test2方法，MyThreadrun中调用的同步的test方法，MyThread2中调用的是非同步的test2方法，实验表明线程B可以异步调用非同步的方法。

多线程调用同一个实例的两个不同的同步方法

	public synchronized void test2(char i)
		{
			System.out.println("线程"+i+"执行，线程A同步执行");
		}
	线程A已经设置完毕
    线程A的值：100
    线程B执行，线程A同步执行
    线程B的值：200

• 这里的代码我们只是给test2方法添加一个synchronized关键字，这个时候两个线程调用的方法同步执行。

总结

• 多个线程调用的不同实例的同步方法，线程不互斥。
• 如果两个线程的锁对象一样（都是p1），两个线程分别调用同步方法和非同步方法，线程不会同步执行。
• 但是如果调用两个不同的同步方法，因为锁对象一致，两个线程同步执行。
• 设想一个情况，有一个实例有两个方法，一个修改值（synchronized），一个读值（非synchronized），此时两个线程一个修改值，一个读取值，这个时候因为这两个线程并不会挣抢锁，两个线程互不影响，那么此时可能就会出现一种情况，线程A还没修改完，线程B就读取到没有修改的值。这就是所谓的脏读。

重入锁

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {

		MyThread3 thread=new MyThread3();
		thread.start();
	}}
	class MyThread3 extends Thread
	{
		Service s=new Service();
		public void run()
		{
			s.service1();
		}
	}
	class Service
	{
		public synchronized void service1()
		{
			System.out.println("服务1并没有被锁住");
			service2();
		}
		public synchronized void service2()
		{
			System.out.println("服务2并没有被锁住");
			service3();
		}
		public synchronized void service3()
		{
			System.out.println("服务3并没有被锁住");
		}
	}
	服务1并没有被锁住
服务2并没有被锁住
服务3并没有被锁住

• 我们可能会这么认为，thread线程执行了同步的service1方法，这个时候把锁占住，如果这个时候要执行另一个同步方法service2方法，必须先执行完service1方法，然后把锁让出去才行，但是实验证明锁是可以重入的，一个线程获得锁后，还没释放后可以再次获取锁。

出现异常会释放锁

• 如果同步方法里面出现异常，会自动将锁释放

同步方法不会继承

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {

		Service3 s=new Service3();
		MyThread4 t1=new MyThread4(s,'1');
		MyThread4 t2=new MyThread4(s,'2');
		t1.start();
		t2.start();

	}}
	class MyThread4 extends Thread
	{
		Service3 s;
		char name;
		public MyThread4(Service3 s,char name)
		{
			this.s=s;
			this.name=name;
		}
		public void run()
		{
			s.service(name);
		}

	}
	class Service2
	{
		public synchronized void service(char name)
		{
			for (int i = 3; i >0; i--) {
				System.out.println(i);
			}
		}
	}
	class Service3 extends Service2
	{
		public void service(char name)
		{
			for (int i = 5; i >0; i--) {
				System.out.println("线程"+name+":"+i);
			}
		}
	}
	线程1:5 线程2:5

• 如果父类的方法是同步的，如果子类重载同步方法，但是没有synchronized关键字，那么是没有同步作用的。

总结

• 重入锁，一个获得的锁的线程没执行完可以继续获得锁。
• 线程占用锁的时候，如果执行的同步出现异常，会将锁让出。
• 父类方法同步，子类重写该方法（没有synchronized关键字修饰），是没有同步作用的。

同步代码块

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {
	Service2 s=new Service2();
		MyThread t1=new MyThread(s,'A');
		MyThread t2=new MyThread(s,'B');
		t1.start();
		t2.start();

	}

	}
	class Service2
	{
		public  void service(char name)
		{
			synchronized(this)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
	}
	class MyThread extends Thread
	{
		Service2 s=new Service2();
		char name;
		public  MyThread(Service2 s,char name)
		{
			this.s=s;
			this.name=name;
		}
		public void run()
		{
			s.service(name);
		}
	}
	A:3
    A:2
    A:1
    B:3
    B:2
    B:1

• 当多个线程访问同一个对象的synchronized（this）代码块时，一段时间内只有一个线程能执行

同步代码块的锁对象

class Service2
	{
		String s=new String("锁");
		public  void service(char name)
		{

			synchronized(s)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}

	}

• 将this换成自己创建的锁（一个对象），同样可以实现同步功能

部分同步，部分异步

public  void service(char name)
		{
			for (int i = 6; i >3; i--) {
				System.out.println(name+":"+i);
			}
			synchronized(this)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
		A:6
B:6
A:5
B:5
A:4
B:4
A:3
A:2
A:1
B:3
B:2
B:1

• 不在同步代码块中的代码可以异步执行，在同步代码块中的代码同步执行

不同方法里面的synchronized代码块同步执行

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {
	Service2 s=new Service2();
		MyThread t1=new MyThread(s,'A');
		MyThread2 t2=new MyThread2(s,'B');
		t1.start();
		t2.start();

	}

	}
	class Service2
	{
		public  void service(char name)
		{

			synchronized(this)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
		public void service2(char name)
		{
			synchronized(this)	{
				for (int i = 6; i >3; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
	}
	class MyThread extends Thread
	{
		Service2 s=new Service2();
		char name;
		public  MyThread(Service2 s,char name)
		{
			this.s=s;
			this.name=name;
		}
		public void run()
		{
			s.service(name);
		}
	}
	class MyThread2 extends Thread
	{
		Service2 s=new Service2();
		char name;
		public  MyThread2(Service2 s,char name)
		{
			this.s=s;
			this.name=name;
		}
		public void run()
		{
			s.service2(name);
		}
	}
A:3
A:2
A:1
B:6
B:5
B:4

• 两个线程访问同一个对象的两个同步代码块，这两个代码块是同步执行的

锁不同没有互斥作用

class Service2
	{
		Strign s=new String();
		public  void service(char name)
		{

			synchronized(s)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
		public void service2(char name)
		{
			synchronized(this)	{
				for (int i = 6; i >3; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
	}

• 将this改成s，也就是改变锁对象，发现两个方法并不是同步执行的

synchronized方法和synchronized(this)代码块是锁定当前对象的

public  void service(char name)
		{

			synchronized(this)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}
		}
public synchronized void service2(char name)
		{
				for (int i = 6; i >3; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
		}

• 将service2的代码块改成synchronized 方法，发现输出结果是同步的的，说明锁定的都是当前对象

总结

• 同步代码块的锁对象可以是本对象，也可以是其他对象。同一个锁对象可以产生互斥作用，不同锁对象不能产生互斥作用
• 一个方法中有同步代码块和非同步代码块，同步代码块的代码是同步执行的（块里的代码一次执行完），而非同步代码块的代码可以异步执行
• 一个对象中的不同同步代码块是互斥的，执行完一个代码块再执行另一个代码块
• 同步代码块(this)和synchronized方法的锁定的都是当前对象 this

syncronized static 同步静态方法

class Service2
	{

		public  synchronized static void service()
		{

				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}

		}

	}

• 在这里锁对象就不是service对象，而是Class（Class（和String Integer一样）是一个类）

Class锁

class Service2
	{

		public   static void service()
		{

				synchronized(Service.class)
				{
				for (int i = 3; i >0; i--) {
					System.out.println(name+":"+i);
				}
			}

		}

	}

• 这里的效果和上面静态的synchronized一样

静态类中非静态同步方法

public class T1 {
	public static void main(String[] args) {

		Service.Service2 s=new Service.Service2();
		Thread t1=new Thread(new Runnable()
				{public void run(){s.service();}});
		Thread t2=new Thread(new Runnable()
		{public void run(){Service.Service2.service2();}});
		t1.start();

		t2.start();
	}

	}
	class Service{
	static class Service2
	{

		public synchronized   void service()
		{

				for (int i = 20; i >10; i--) {

					System.out.println(i);
				}

		}
		public static synchronized void service2()
		{
			for (int i = 9; i >3; i--) {
				System.out.println(i);
			}
		}

	}}
	//不同步执行

• 这里service方法的锁还是service对象，

总结

• Class类也可以是锁，Class锁的实现可以通过静态的synchronizd方法，也可以通过静态方法里面的同步代码块（锁对象为Class）
• 静态类的同步方法锁对象还是该类的一个实例

死锁

public class DealThread implements Runnable {

	public String username;
	public Object lock1 = new Object();
	public Object lock2 = new Object();

	public void setFlag(String username) {
		this.username = username;
	}

	@Override
	public void run() {
		if (username.equals("a")) {
			synchronized (lock1) {
				try {
					System.out.println("username = " + username);
					Thread.sleep(3000);
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				synchronized (lock2) {
					System.out.println("按lock1->lock2代码顺序执行了");
				}
			}
		}
		if (username.equals("b")) {
			synchronized (lock2) {
				try {
					System.out.println("username = " + username);
					Thread.sleep(3000);
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				synchronized (lock1) {
					System.out.println("按lock2->lock1代码顺序执行了");
				}
			}
		}
	}

}

• 线程AB开始执行时，因为锁不同，所以不互斥，A当执行到另一个同步代码块（锁2）的时候，由于这个时候锁给线程B占有了，所以只能等待，同样B线程也是如此，AB互相抢对方的锁，但是所以造成了死锁。

锁对象发生改变

• 修改锁对象的属性不印象结果，比如此时锁对象为user对象，我把user的name设为jiajun，此时不影响结果

volatile

public class Tee {
	public static void main(String[] args) {

		try {
			RunThread thread = new RunThread();
			thread.start();
			Thread.sleep(1000);
			thread.setRunning(false);
			System.out.println("已经赋值为false");
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		}
	}

	class RunThread extends Thread {

		 private boolean isRunning = true;

		public boolean isRunning() {
			return isRunning;
		}

		public void setRunning(boolean isRunning) {
			this.isRunning = isRunning;
		}

		@Override
		public void run() {
			System.out.println("进入run了");
			while (isRunning == true) {
			}
			System.out.println("线程被停止了！");
		}

	}

• 在这里，把vm运行参数设置为-server（右键运行配置，自变量那里可以设置，server参数可以提高运行性能），结果发现虽然我们将值设置为false，但是却仍然进入死循环。
• isRunning变量存放在公共堆栈和线程的私有堆栈中，我们对他赋值为false时，只对公共堆栈进行更新，而但我们设置为-server后，读取的是线程私有栈的内容，所以也就造成了死循环。我们可以在isRunning变量前加上volatite关键字，这个时候访问的是公共堆栈，就不会造成死循环了。
• 以前我们使用单线程的时候，这种情况情况不会发生，但是当多个线程进行读写操作的时候就可能爆发出问题，这是因为我们没有用同步机制来保证他，这是我们需要注意的一点。

public class Tee {
	public static void main(String[] args) {

		MyThread[] mythreadArray = new MyThread[100];
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			mythreadArray[i] = new MyThread();
		}

		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			mythreadArray[i].start();
		}
	}

 class MyThread extends Thread {
		volatile public static int count;

		 private static void addCount() {
			for (int i = 0; i < 100; i++) {
				count++;
			}
			System.out.println("count=" + count);
		}

		@Override
		public void run() {
			addCount();
		}

	}

• 在这里我们只count前添加volatile，但是最终结果输出的并不是10000，说明并没有同步的作用，volatile不处理数据原子性（i++不是原子操作）
• 我们将volatile去掉，将addcount方法用synchronized修饰，发现输出了10000，说明了synchronized的同步作用不仅保证了对同一个锁线程的互斥，还保证了数据的同步。

总结

• volitate增加了实例变量在对个线程之间的可见性，保证我们获得的是变量的最新值。
• volatile在读上面保持了同步作用，但是在写上面不保持同步
• synchronized的同步作用不仅保证了对同一个锁线程的互斥，还保证了数据的同步

volatile对比synchronized

• 两者修饰的不同，volatile修饰的是变量，synchronized修饰的是方法和代码块
• 两者的功能不同。volatile保证数据的可见性，synchronized是线程同步执行（间接保证数据可见性，让线程工作内存的变量和公共内存的同步）
• volatile性能比synchronized性能高

用原子类实现i++同步

class MyThread extends Thread {
		static AtomicInteger count=new AtomicInteger(0);
		 private  static void addCount() {
			for (int i = 0; i < 100; i++) {
				count.incrementAndGet();
			}
			System.out.println(count.get());
		}

		@Override
		public void run() {
			addCount();
		}

	}

• 将上面的count++进行用原子类AtomicInteger改变，最后输出了1000

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

作者：jiajun 出处： http://www.cnblogs.com/-new/

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