线程同步机制

线程同步：

• 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制 synchronized，当一个线程获得对象的排他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用完后释放锁即可，但存在以下问题：
  1、一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起；
  2、在多线程竞争下，加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时 ，引起的性能问题；
  3、如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题。

同步方法：

• synchronized关键字，它包括两种用法：synchronized方法和synchronized块
  同步方法：public synchronized void methed(int args){}
• synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。
  缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

同步块：

• 同步块：synchronized（Obj）{}
• Obj称之为同步监视器
  • Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
  • 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class
• 同步监视器的执行过程：
  1、第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码，
  2、第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问，
  3、第一个线程访问完毕，解锁同步监视器，
  4、第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问。

1、抢票实例改进：

package com.company.ThreadTest;
//模拟多个线程同时操作一个对象
//买火车票的例子
public class TestThread1 implements Runnable{

    //票数
    private int ticketNum = 10;
    //添加标志，用于外部停止线程
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {

        while (flag){
            buy();
        }
    }
    //synchronized锁的是this对象
    private synchronized void buy(){
        //票数小于0时票抢完
        if (ticketNum<=0){
            flag = false;
            return;
        }

        //模拟延时
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了第"+ticketNum--+"张票");
    }

    public static void main(String[] args) {

        TestThread1 ticket = new TestThread1();

        new Thread(ticket,"张三").start();
        new Thread(ticket,"赵四").start();
        new Thread(ticket,"王五").start();
    }
}

结果：

张三抢到了第10张票
张三抢到了第9张票
王五抢到了第8张票
赵四抢到了第7张票
王五抢到了第6张票
王五抢到了第5张票
张三抢到了第4张票
王五抢到了第3张票
赵四抢到了第2张票
王五抢到了第1张票

2、银行取钱改进

package com.company.ThreadTest;

//不安全的取钱
//模拟两个人去银行取钱
public class TestUnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(100,"账户1");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing yourFriend = new Drawing(account,100,"你的朋友");
        you.start();
        yourFriend.start();

    }
}

class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}

//银行：模拟取款操作
class Drawing extends Thread{

    Account account;//账户
    int drawingMoney;//取了多少钱
    int nowMoney;//现在手里有多少钱
    //构造方法
    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }
    //取钱操作
    @Override
    public void run() {
        //account为同步监视器
        //如果synchronized放在run()方法上，则锁定的是this.
        synchronized (account){
            if (account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了。");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.money = account.money - drawingMoney;
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
            System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
        }
    }
}

结果：

账户1余额为：50
你手里的钱：50
你的朋友钱不够，取不了。

结果分析： 该示例的synchronized不能直接加到run()方法上，这样锁定的将是this,这样会导致锁不了；锁定的应该是账户对象

ArrayList添加元素改进：

package com.company.ThreadTest;

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

public class TestArrayList {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (list){ 
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

结果：

10000

结果分析：list为同步监视器，每次添加元素前，先锁定list，这样就不会导致覆盖添加。