【JUC】一、synchronized关键字与Lock接口

news2024/12/26 11:24:35

文章目录

1、JUC
2、进程与线程
3、并发与并行
4、用户线程和守护线程
5、对象锁和类锁
6、Synchronized关键字
7、synchronized案例
8、Lock接口

1、JUC

JUC，即java.util.concurrent这个处理线程的工具包，始于JDK1.5，其中下有三个包，为：

基础包
原子包
锁包

在这里插入图片描述

2、进程与线程

进程与线程的关系：

进程是一个应用程序（一个进程是一个软件）
线程是一个进程中的执行场景/执行单元。一个进程可以启动多个线程

把进程看作是现实生活中的公司，如京东。线程则可看作是其下的某一个职能部门，负责完成某任务，如开发部门。

举个例子：

DOS窗口运行java HelloWorld，先启动JVM，JVM是一个进程，JVM启动一个主线程调用main方法，同时再启动一个垃圾回收线程来负责看护、回收垃圾。（也就是说Java程序至少两线程并发，main方法对应的主线程+GC)

进程A和进程B的内存关系：

Java中，线程A和线程B，堆内存和方法区内存共享，但栈内存独立，一个线程一个栈。如启动了10个线程，就会有10个栈空间，每个栈和每个栈之间互不干扰，各自执行各自的，这就是多线程并发。

举个例子：

🍁Java中的多线程机制，目的就是为了提高程序的处理效率，如火车站看成是一个进程，则每个售票小窗口就是一个个线程，甲在窗口1买票，乙在窗口2买票，谁也不用等谁一个个售票窗口就像一个个栈，有自己独立的空间。售票大厅这个共用空间就像堆和方法区

3、并发与并行

先说下串行和并行：

串行模式就是一次只能取一个任务，并执行这个任务，如必须先装完一车柴，才能运送这车柴，只有送到了，才能卸下这车柴。一个步骤完成了，才能进行下一个步骤。
并行模式即可以同时取多个任务，并同时去执行所取得的这些任务

而并行和并发，则是：

并发：同一时刻，多个线程在访问同一个资源，多个线程对一个点，对应的例子: 春运抢票电商秒杀
并行：多项工作一起执行，之后再汇总例子，举例就是泡方便面，电水壶烧水，一边撕调料倒入桶中

4、用户线程和守护线程

Java中的线程分两类：

用户自定义的线程，如主线程main线程、或者自定义的其他线程
守护线程：如垃圾回收线程。一般守护线程是一个死循环，所有用户线程结束的时候，守护线程自动结束

写个测试代码：

public static void main(String[] args){

	Thread aa = new Thread( () -> {
		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::" + Thread.currentThread().isDaemon());
		while (true) {
		
		}
	}, "aa");
	aa.setDaemon(true);
	aa.start();
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " over");
}

可以看到，aa.setDaemon(true)被注释时，aa线程属于用户自定义线程，此时main线程结束以后，自定义的aa线程不受影响，JVM继续存活：

在这里插入图片描述

aa线程被set为守护线程后，则当用户线程都结束时，守护线程自动结束：

在这里插入图片描述

5、对象锁和类锁

锁是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。通常，锁提供了对共享资源的独占访问。一次只能有一个线程获得锁，对共享资源的所有访问都需要首先获得锁。不过，某些锁可能允许对共享资源并发访问，如ReadwriteLock的读取锁。

类锁属于一个类，类似静态变量，多个实例对象对应同一个锁，一个类一把锁
对象锁属于对象实例，类似类属性变量，每一个实例对象，就对应一个锁，100个类A的对象，就有一百个对象锁

6、Synchronized关键字

synchronized是Java关键字，表示一种同步锁，这个关键字：

可修饰代码块，作用范围是大括号中的语句，作用对象是调用这个代码块的对象

synchronized(线程共享对象){
	…
	//线程同步代码块，即要排队执行的代码块
	…

}

可修饰方法，作用范围是整个方法，作用对象是调用这个方法的对象

public synchronized void doSome(){
	//...
}

在实例方法中使用synchronized，表示共享的对象一定是this，并且同步的代码块是整个方法体
在静态方法中使用synchronized，表示找类锁，类锁永远只有1把（对象锁是100个对象就有100个对象锁）

7、synchronized案例

多线程编程的步骤

步骤一：创建（将来被共享的）资源类，创建属性和操作方法
步骤二：在资源类的操作方法中进行：判断、干活儿、通知
步骤三：创建多线程调用资源类的方法
步骤四：防止虚假唤醒现象

模拟三个售票员同时对外出售30张票，三个售票员，即三个线程，资源类就是票类，资源类的属性是票的数量：

//资源类
class Ticket{

    private Integer number = 30;

    public synchronized void sale(){
        if(number > 0 ){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 卖出票，剩余" + number--);
        }
    }
}

开三个线程，调用资源类中的方法：

public class SaleTicket {

    public static void main(String[] args) {
    	//多个线程共用这个资源对象
        Ticket ticket = new Ticket();
        new Thread(() -> {
            for(int i = 0 ; i < 40; i++ ){
                ticket.sale();
            }
        },"AA").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for(int i = 0 ; i < 40; i++ ){
                    ticket.sale();
                }
            }
        },"BB").start();
        Thread cc = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }, "CC");
        cc.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        cc.start();
    }


}

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8、Lock接口

API文档：

https://tool.oschina.net/apidocs/apidoc?api=jdk-zh

Lock接口比synchronized更灵活，其实现类有：

ReentrantLock
ReentrantReadWriteLock.ReadLock
ReentrantReadWriteLock.WriteLock

ReentrantLock即可重入锁，类比排队上厕所，进门后锁门，用完后解锁，下个人继续上锁，用完解锁。

class X {
   private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
   // ...

   public void m() { 
     lock.lock();  // block until condition holds
     try {
       // ... method body
     } finally {
       lock.unlock()
     }
   }
 }

Lock接口比synchronized的对比：

Lock是一个接口，有对应的实现类，而synchronized是Java关键字
synchronized不需要用户去手动释放锁，synchronized代码块或者方法执行结束或者发生异常时，系统会自动让线程释放锁，而Lock需要开发者手动释放锁
Lock可以让等待锁的线程响应终端，而synchronized不行，等待的线程会一直等待下去
Lock可以直到有没有成功获取锁，而synchronized不行
Lock可以提到多个线程进行读操作的效率
大量线程同时竞争激烈时，Lock性能远胜synchronized

用Lock实现上篇synchronized实现的卖票例子：

//资源类
class LTicket{

    private Integer number = 30;

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void sale(){
        //上锁
        lock.lock();
        try {
            if( number > 0 ){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 卖出票，剩余" + number--);
            }

        } finally {
            //释放锁写finally语句中，防止上面发生异常导致锁未释放
            lock.unlock();
        }
    }
}

创建共享资源类对象，开多个线程调用资源类的方法：

public class LSaleTicket {

    public static void main(String[] args) {
        LTicket ticket = new LTicket();
        new Thread(() -> {
            for(int i = 0 ; i < 40; i++ ){
                ticket.sale();
            }
        },"AA").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for(int i = 0 ; i < 40; i++ ){
                    ticket.sale();
                }
            }
        },"BB").start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 40; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }, "CC").start();
    }
}