多线程之间的竞争

蔚落 2022-08-07 09:45 280阅读 0赞

进行多线程编程，同步控制是非常重要的，而同步控制就涉及到了锁。

对代码进行同步控制我们可以选择同步方法，也可以选择同步块，这两种方式各有优缺点，至于具体选择什么方式，就见仁见智了，同步块不仅可以更加精确的控制对象锁，也就是控制锁的作用域，何谓锁的作用域？锁的作用域就是从锁被获取到其被释放的时间。而且可以选择要获取哪个对象的对象锁。但是如果在使用同步块机制时，如果使用过多的锁也会容易引起死锁问题，同时获取和释放所也有代价，而同步方法，它们所拥有的锁就是该方法所属的类的对象锁，换句话说，也就是this对象，而且锁的作用域也是整个方法，这可能导致其锁的作用域可能太大，也有可能引起死锁，同时因为可能包含了不需要进行同步的代码块在内，也会降低程序的运行效率。而不管是同步方法还是同步块，我们都不应该在他们的代码块内包含无限循环，如果代码内部要是有了无限循环，那么这个同步方法或者同步块在获取锁以后因为代码会一直不停的循环着运行下去，也就没有机会释放它所获取的锁，而其它等待这把锁的线程就永远无法获取这把锁，这就造成了一种死锁现象。

详细解说一下同步方法的锁，同步方法分为静态同步方法与非静态同步方法。

所有的非静态同步方法用的都是同一把锁——实例对象本身，也就是说如果一个实例对象的非静态同步方法获取锁后，该实例对象的其他非静态同步方法必须等待获取锁的方法释放锁后才能获取锁，可是别的实例对象的非静态同步方法因为跟该实例对象的非静态同步方法用的是不同的锁，所以毋须等待该实例对象已获取锁的非静态同步方法释放锁就可以获取他们自己的锁。

而所有的静态同步方法用的也是同一把锁——类对象本身，这两把锁是两个不同的对象，所以静态同步方法与非静态同步方法之间是不会有竞态条件的。但是一旦一个静态同步方法获取锁后，其他的静态同步方法都必须等待该方法释放锁后才能获取锁，而不管是同一个实例对象的静态同步方法之间，还是不同的实例对象的静态同步方法之间，只要它们同一个类的实例对象！

**  总之，对与同一个实例的非静态同步方法只对非静态方法有效，静态同步方法只对静态同步方法有效，静态同步方法和非静态同步方法是互不干扰的**。

而对于同步块，由于其锁是可以选择的，所以只有使用同一把锁的同步块之间才有着竞态条件，这就得具体情况具体分析了，但这里有个需要注意的地方，同步块的锁是可以选择的，但是不是可以任意选择的！！！！这里必须要注意一个物理对象和一个引用对象的实例变量之间的区别！使用一个引用对象的实例变量作为锁并不是一个好的选择，因为同步块在执行过程中可能会改变它的值，其中就包括将其设置为null，而对一个null对象加锁会产生异常，并且对不同的对象加锁也违背了同步的初衷！这看起来是很清楚的，但是一个经常发生的错误就是选用了错误的锁对象，因此必须注意：同步是基于实际对象而不是对象引用的！多个变量可以引用同一个对象，变量也可以改变其值从而指向其他的对象，因此，当选择一个对象锁时，我们要根据实际对象而不是其引用来考虑！作为一个原则，不要选择一个可能会在锁的作用域中改变值的实例变量作为锁对象！！！！

### [Java线程：线程的同步与锁][Java] ###

**一、同步问题提出**

线程的同步是为了防止多个线程访问一个数据对象时，对数据造成的破坏。

例如：两个线程ThreadA、ThreadB都操作同一个对象Foo对象，并修改Foo对象上的数据。

public  class Foo \{   
     private  int x = 100;   
  
     public  int getX() \{   
         return x;   
    \}   
  
     public  int fix( int y) \{   
        x = x - y;   
         return x;   
    \}   
\}

public  class MyRunnable  implements Runnable \{   
     private Foo foo =  new Foo();   
  
     public  static  void main(String\[\] args) \{   
        MyRunnable r =  new MyRunnable();   
        Thread ta =  new Thread(r,  "Thread-A");   
        Thread tb =  new Thread(r,  "Thread-B");   
        ta.start();   
        tb.start();   
    \}   
  
     public  void run() \{   
         for ( int i = 0; i < 3; i++) \{   
             this.fix(30);   
             try \{   
                Thread.sleep(1);   
            \}  catch (InterruptedException e) \{   
                e.printStackTrace();   
            \}   
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  " : 当前foo对象的x值= " + foo.getX());   
        \}   
    \}   
  
     public  int fix( int y) \{   
         return foo.fix(y);   
    \}   
\}

运行结果：

Thread-A : 当前foo对象的x值= 40   
Thread-B : 当前foo对象的x值= 40   
Thread-B : 当前foo对象的x值= -20   
Thread-A : 当前foo对象的x值= -50   
Thread-A : 当前foo对象的x值= -80   
Thread-B : 当前foo对象的x值= -80   
  
Process finished with exit code 0

从结果发现，这样的输出值明显是不合理的。原因是两个线程不加控制的访问Foo对象并修改其数据所致。

如果要保持结果的合理性，只需要达到一个目的，就是将对Foo的访问加以限制，每次只能有一个线程在访问。这样就能保证Foo对象中数据的合理性了。

在具体的Java代码中需要完成一下两个操作：

把竞争访问的资源类Foo变量x标识为private；

同步哪些修改变量的代码，使用synchronized关键字同步方法或代码。

**二、同步和锁定**

1、锁的原理

Java中每个对象都有一个内置锁

当程序运行到非静态的synchronized同步方法上时，自动获得与正在执行代码类的当前实例（this实例）有关的锁。获得一个对象的锁也称为获取锁、锁定对象、在对象上锁定或在对象上同步。

当程序运行到synchronized同步方法或代码块时才该对象锁才起作用。

一个对象只有一个锁。所以，如果一个线程获得该锁，就没有其他线程可以获得锁，直到第一个线程释放（或返回）锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块，直到该锁被释放。

释放锁是指持锁线程退出了synchronized同步方法或代码块。