Java并发编程：synchronized

场景：两个线程同时往一个数据库表插入不重复的数据。

当使用两个线程同时往一个数据表中插入数据时，通常分如下2步来进行

①首先校验该条记录在数据库表中是否存在

②如果不存在，则插入数据

 

  虽然多线程编程极大地提高了效率，但是也会带来一定的隐患。比如说两个线程同时往一个数据库表中插入不重复的数据，就可能会导致数据库中插入相同的数据。

 

1.什么时候会出现线程安全问题

多个线程同时访问一个资源（eg:同一个数据库）时，会导致程序运行结果并不是想看到的结果。

这里，这个资源被称为：临界资源（也有称为共享资源）

         也就是说，当多个线程同时访问临界资源（一个对象，对象中的属性，一个文件，一个数据库等）时，就可能会产生线程安全问题。

       不过，当多个线程执行一个方法，方法内部的局部变量并不是临界资源，因为方法是在栈上执行的，而Java栈是线程私有的，因此不会产生线程安全问题。

 

 

2.如果解决线程安全问题

那么一般来说，是如何解决线程安全问题的呢？

基本上所有的并发模式在解决线程安全问题时，都采用“序列化访问临界资源”的方案，即在同一时刻，只能有一个线程访临界资源，也就是按顺序来访问临界资源，也称作同步互斥访问。

通常来说，是在访问临界资源的代码前面加上一个锁，当访问完临界资源后释放锁，让其他线程继续访问。

在Java中，提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized和Lock

 

 

 

3.synchronized同步方法或者同步块

      在了解synchronized关键字的使用方法之前，我们先来看一个概念:互斥锁，顾名思义：能到达互斥访问目的的锁。

      举个简单的例子：如果对临界资源加上互斥锁，当一个线程访问该临界资源时，其他线程便只能等待。

在Java中，每一个对象都拥有一个锁标记（monitor）,也称为监视器，多线程同时访问某个对象时，线程只有获取了该对象的锁才能访问。

      在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchroniezed方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

      下面通过几个简单的例子来说明synchronized关键字的使用：

1.synchronized方法

下面这段代码中两个线程分别调用insertData对象插入数据：

package com.bjsxt.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SychronizedDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		//把insertData修饰成final,则变量insertData不能再赋予其他的引用了
		final InsertData insertData = new InsertData();
		
		//创建并启动线程1
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				insertData.insert(Thread.currentThread());
			}
		}).start();
		
		//创建并启动线程2
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				insertData.insert(Thread.currentThread());
			}
		}).start();
		
	}

}

class InsertData{
	//模拟数据表
	private List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
	
	public void insert(Thread thread){
		for(int i = 0; i < 5 ; i++){
			System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
			//往模拟表中插入数据
			arrayList.add(i);
		}

	}
}

 此时程序的输出结果为：

说明两个线程在同时执行insert方法代码块。

而如果在insert方法前面加上关键字synchronized的话，运行结果为：

此时程序的输出结果为：

从上输出结果说明，Thread-1插入数据是等Thread-0插入完数据之后进行的。说明Thread-0和Thread-1是顺序执行insert方法的。

这就是synchronized方法。

不过有几点需要注意：

1）当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法的时候，那么其他线程不能访问该对象的其他synchronized方法。这个原因很简单，因为一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized方法。

2）当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法的时候，那么其他线程能访问该对象的非synchronized方法。这个原因很简单，访问非synchronized方法不需要获得该对象的锁，假如一个方法没用synchronized关键字修饰，说明它不会使用临界资源，那么其他线程是可以访问这个方法的。

3）如果一个线程A需要访问对象object1的synchronized方法的fun1，另外一个线程B需要访问对象object2的synchronized方法fun1，即使object1和object2是同一类型，也不是产生线程安全，因为他们访问的是不同的对象，所以不存在互斥问题。

 

2.synchronized代码块

synchronized(synObject) {
         
    }

 

synchronized代码块类似于以下这种形式：

当在某个线程中执行这段代码块，该线程会获取对象synObject的锁，从而使得其他线程无法同时访问该代码块。
　　synObject可以是this，代表获取当前对象的锁，也可以是类中的一个属性，代表获取该属性的锁。
　　比如上面的insert方法可以改成以下两种形式：

形式1：

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (this) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

 

 

形式2：

class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

从上面可以看出，synchronized代码块使用起来比synchronized方法要灵活得多。因为也许一个方法中只有一部分代码需要同步。如果此时对整个方法用synchronized进行同步，会影响程序的执行效率。而使用synchronized代码块就可以避免这个问题，synchronized代码块可以实现只对需要同步的地方进行同步。

 

 

另外，每个类也会有一个锁，它可以用来控制对static数据成员的并发访问。

 

并且如果一个线程执行一个对象的synchronized方法，另外一个线程需要执行这个对象所属类的static synchronized方法，此时不会发生互斥现象，因为访问static synchronized方法占用的是类锁，而访问synchronized方法占用的是对象锁，所以不存在互斥现象。

 

看下面这段代码就明白了：

package com.bjsxt.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SychronizedDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		//把insertData修饰成final,则变量insertData不能再赋予其他的引用了
		final InsertData insertData = new InsertData();
		
		//创建并启动线程1
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				insertData.insert(Thread.currentThread());
			}
		}).start();
		
		//创建并启动线程2
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				insertData.insert(Thread.currentThread());
			}
		}).start();
		
		//创建并启动线程2
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				InsertData.staticInsert(Thread.currentThread());
			}
		}).start();
		
	}

}

class InsertData{
	//模拟数据表
	private List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
	
	//线程使用对象锁
	public synchronized void insert(Thread thread){
			for(int i = 0; i < 5 ; i++){
				System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
				//往模拟表中插入数据
				arrayList.add(i);
			}
	}
	
	//线程使用类锁
	public static synchronized void staticInsert(Thread thread){
		for(int i = 0; i < 5 ; i++){
			System.out.println(thread.getName()+"----"+i);
		}
	}
}

 执行结果：

Thread-0和Thread-1线程里执行insert方法，不会导致staticInsert方法发生堵塞现象。

 

 

下面我们来看一下synchronized关键字到底做了什么事情，我们反编译它的字节码看看，下面这段代码反编译后的字节码为：

public class InsertData {
    private Object object = new Object();
     
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
         
        }
    }
     
    public synchronized void insert1(Thread thread){
         
    }
     
    public void insert2(Thread thread){
         
    }
}

从反编译获得的字节码可以看出，synchronized的代码块实际上多了monitorenter和monitorexit两条指令。monitorenter指令执行时会让对象的锁计数加1，而monitorexit指令执行时会让对象的锁计数器减1，其实这个与操作系统里面的PV操作很像，操作系统里面的PV操作就是用来控制多个线程对临界资源的访问。对于synchronized方法，执行中的线程识别该方法的method_info结构是否有ACC_SYNCHRONIZED标记加密，然后它自动获取对象的锁，调用方法，最后释放锁。如果有异常发生，线程自动释放锁。

 

有一点要注意：对于synchronized方法或者synchronized代码块，当出现异常时，JVM会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。

 

参考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923737.html