Java多线程----java 对象锁

在并发环境下，解决共享资源冲突问题时，可以考虑使用锁机制。

1. 对象锁

      所有对象都自动含有单一的锁。
     JVM负责跟踪对象被加锁的次数。如果一个对象被解锁，其计数变为0。在任务（线程）第一次给对象加锁的时候，计数变为1。每当这个相同的任务（线程）在此对象上获得锁时，计数会递增。
     只有首先获得锁的任务（线程）才能继续获取该对象上的多个锁。
     每当任务离开一个synchronized方法，计数递减，当计数为0的时候，锁被完全释放，此时别的任务就可以使用此资源。

2. 类锁

对于同步静态方法/静态变量互斥体，由于一个class不论被实例化多少次，其中的静态方法和静态变量在内存中都只由一份。所以，一旦一个静态的方法被申明为synchronized。此类所有的实例化对象在调用此方法，共用同一把锁，我们称之为类锁。一旦一个静态变量被作为synchronized block的互斥体。进入此同步区域时，都要先获得此静态变量的对象锁。

由上述同步静态方法引申出一个概念，那就是类锁。其实系统中并不存在什么类锁。当一个同步静态方法被调用时，系统获取的其实就是代表该类的类对象的对象锁

可以尝试用以下方式获取类锁

synchronized (xxx.class) {...}

synchronized (Class.forName("xxx")) {...}

若要同时获取两种锁，同时获取类锁和对象锁是允许的，并不会产生任何问题，但使用类锁时一定要注意，一旦产生类锁的嵌套获取的话，就会产生死锁，因为每个class在内存中都只能生成一个Class实例对象。

3. synchronized同步块

3.1. 同步到单一对象锁

当使用同步块时，如果方法下的同步块都同步到一个对象上的锁，则所有的任务（线程）只能互斥的进入这些同步块。
Resource1.java演示了三个线程（包括main线程）试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中，虽然这些同步块处在不同的方法中，但由于是同步到同一个对象（当前对象 synchronized (this)），所以对它们的方法依然是互斥的。
Resource1.java

package com.zj.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Resource1 {
    public void f() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in f()");
       synchronized (this) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in f()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public void g() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in g()");
       synchronized (this) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in g()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public void h() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in h()");
       synchronized (this) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in h()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
       final Resource1 rs = new Resource1();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.f();
           }
       }.start();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.g();
           }
       }.start();

       rs.h();
    }
}

结果：
Thread-0:not synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
main:not synchronized in h()
Thread-1:not synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()

3.2. 同步到多个对象锁

Resource1.java演示了三个线程（包括main线程）试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中，这些同步块处在不同的方法中，并且是同步到三个不同的对象（synchronized (this)，synchronized(syncObject1)，synchronized (syncObject2)），所以对它们的方法中的临界资源访问是独立的。
Resource2.java

package com.zj.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Resource2 {
    private Object syncObject1 = new Object();
    private Object syncObject2 = new Object();

    public void f() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in f()");
       synchronized (this) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in f()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public void g() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in g()");
       synchronized (syncObject1) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in g()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public void h() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in h()");
       synchronized (syncObject2) {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in h()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
       final Resource2 rs = new Resource2();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.f();
           }
       }.start();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.g();
           }
       }.start();

       rs.h();
    }
}

结果：
Thread-0:not synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
main:not synchronized in h()
main:synchronized in h()
Thread-1:not synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
main:synchronized in h()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
main:synchronized in h()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
main:synchronized in h()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
main:synchronized in h()
Thread-1:synchronized in g()

4. Lock对象锁

除了使用synchronized外，还可以使用Lock对象来创建临界区。Resource3.java的演示效果同Resource1.java；Resource4.java的演示效果同Resource2.java。
Resource3.java

package com.zj.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Resource3 {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void f() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in f()");
       lock.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in f()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock.unlock();
       }
    }

    public void g() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in g()");
       lock.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in g()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock.unlock();
       }
    }

    public void h() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in h()");
       lock.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in h()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock.unlock();
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
       final Resource3 rs = new Resource3();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.f();
           }
       }.start();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.g();
           }
       }.start();

       rs.h();
    }

结果：
Thread-0:not synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
main:not synchronized in h()
Thread-1:not synchronized in g()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
Thread-0:synchronized in f()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
main:synchronized in h()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()
Thread-1:synchronized in g()

Resource4.java

package com.zj.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Resource4 {
    private Lock lock1 = new ReentrantLock();
    private Lock lock2 = new ReentrantLock();
    private Lock lock3 = new ReentrantLock();

    public void f() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in f()");
       lock1.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in f()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock1.unlock();
       }
    }

    public void g() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in g()");
       lock2.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in g()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock2.unlock();
       }
    }

    public void h() {
       // other operations should not be locked...
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + ":not synchronized in h()");
       lock3.lock();
       try {
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + ":synchronized in h()");
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
           }
       } finally {
           lock3.unlock();
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
       final Resource4 rs = new Resource4();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.f();
           }
       }.start();

       new Thread() {
           public void run() {
              rs.g();
           }
       }.start();

       rs.h();
    }
}

Thread-1:synchronized in g()

另外，ReentrantLock可定时和可轮询的锁获取模式由tryLock方法实现。

public boolean tryLock(); //等同于tryLock(0, TimeUnit.SECONDS),不停询问是否可获取锁
public boolean tryLock(long timeout,
                       TimeUnit unit)
                throws InterruptedException    //timeout - 等待锁的时间,unit - timeout 参数的时间单位

5. synchronized和lock的区别:

Lock 的锁定是通过代码实现的，而 synchronized 是在 JVM 层面上实现的。

synchronized 在锁定时如果方法块抛出异常，JVM 会自动将锁释放掉，不会因为出了异常没有释放锁造成线程死锁。但是 Lock 的话就享受不到 JVM 带来自动的功能，出现异常时必须在 finally 将锁释放掉，否则将会引起死锁。

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

关于synchronized和lock的详细区别请看http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp10264/index.html

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