Java synchronized关键字和Lock接口实现原理

时间:2021-04-02 人气:0

这篇文章主要介绍了Java synchronized关键字和Lock接口实现原理,文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下

引用

当开发过程中,我们遇到并发问题。怎么解决？

一种解决方式，简单粗暴：上锁。将千军万马都给拦下来，只允许一个人过独木桥。书面意思就是将并行的程序变成串行的程序。现实的锁有门锁、挂锁和抽屉锁等等。在Java中，我们的锁就是synchronized关键字和Lock接口。

synchronized关键字

synchronized也叫同步锁，是Java里面的关键字。我们可以猜测到synchronized原理也JVM虚拟机有关联。

synchronized锁的是对象。对象里面有一个叫做监视锁(monitor)的东西，监视锁依赖操作系统的互斥锁（Mutex Lock）。操作系统切换线程其实就是从用户态编程核心态（cpu的两种状态）。这个代价有点高，所以synchronized这个重量级锁后面也引进了偏向锁和轻量级锁。

加锁(监视锁monitor)过程分析()：

当monitor的进入数为0，线程A进入
monitor的进入数为1
线程B想进入该monitor就会被阻塞。

线程A可以重复进入该monitor，所以synchronized是可重入锁，和Lock实现的锁一样。

程序验证

public class SynchronizedTest {
  private static int i = 0;
  public static void main(String[] args) {
    test();
  }

  public static void test(){
    synchronized (SynchronizedTest.class){
      synchronized (SynchronizedTest.class){
        i++;
      }
    }
  }
}

运行结果

程序正常运行，没有报错

synchronized可以修饰方法以及代码块，代码块就是上面重入锁的例子。

修饰方法

public class SynchronizedTest {
  static int n = 100;
  final static CountDownLatch start = new CountDownLatch(n);
  private static int i = 0;
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    for (int j = 0; j < n; j++) {
      Thread thread = new Thread(new addNoSynchronized());
      thread.start();
    }
    start.await();
    System.out.println(i);
  }

  public static class addSynchronized implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
      addSynchronized();
    }
    public static synchronized void addSynchronized(){
      for (int j = 0; j < 1000; j++) {
        i++;
      }
      start.countDown();
    }
  }
}

运行结果

100000

如果去掉 synchronized 关键字的话，运行结果大概率不是 100000，因为线程不安全问题。

Lock接口

一般我们使用 ReentrantLock 类作为重入锁，实现Lock接口。

使用方法

public class ReentranLockTest {
  private static int j;
  private static int n = 100;
  private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(n);
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      new Thread(new LockTest()).start();
    }
    latch.await();
    System.out.println("结果为："+j);
  }

  public static class LockTest implements Runnable{
    static Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
      lockTest();
      latch.countDown();
    }
    private void lockTest() {
      lock.lock();
      try {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            j++;
        }
      }finally {
        lock.unlock();
      }
    }
  }
}

运行结果

结果为：100000

这里我们锁住的 j++ 这块资源区（公共资源），lock 是 static 关键字修饰的，是类对象，思考一下如果不是类对象会怎么样？那就是连环锁了（看图）。

每一个线程都对可以用钥匙解开这把锁，对于程序而言，加锁操作就没有意义了。因为我们需要的是一个锁。

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