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Java锁机制了解一下

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Java

前言

回顾前面：

只有光头才能变强！

本文章主要讲的是Java多线程加锁机制，有两种：

Synchronized
显式Lock

不得不唠叨几句：

在《Java核心技术卷一》是先讲比较难的显式Lock，而再讲的是比较简单的Synchronized
而《Java并发编程实战》在前4章零散地讲解了Synchronized，将显式Lock放到了13章

其实都比较坑，如果能先系统讲了Synchronized锁机制，接着讲显式Lock锁机制，那就很容易理解了。也不需要跨那么多章节。

那么接下来我们就开始吧~

一、synchronized锁

1.1synchronized锁是什么？

synchronized是Java的一个关键字，它能够将代码块(方法)锁起来

它使用起来是非常简单的，只要在代码块(方法)添加关键字synchronized，即可以实现同步的功能~


    public synchronized void test() {
        // 关注公众号Java3y
        // doSomething
    }

synchronized是一种互斥锁

一次只能允许一个线程进入被锁住的代码块

synchronized是一种内置锁/监视器锁

Java中每个对象都有一个内置锁(监视器,也可以理解成锁标记)，而synchronized就是使用对象的内置锁(监视器)来将代码块(方法)锁定的！

1.2synchronized用处是什么？

synchronized保证了线程的原子性。(被保护的代码块是一次被执行的，没有任何线程会同时访问)
synchronized还保证了可见性。(当执行完synchronized之后，修改后的变量对其他的线程是可见的)

Java中的synchronized，通过使用内置锁，来实现对变量的同步操作，进而实现了对变量操作的原子性和其他线程对变量的可见性，从而确保了并发情况下的线程安全。

1.3synchronized的原理

我们首先来看一段synchronized修饰方法和代码块的代码：


public class Main {
    //修饰方法
    public synchronized void test1(){

    }

    public void test2(){
        // 修饰代码块
        synchronized (this){

        }
    }
}

来反编译看一下：

同步代码块：

monitorenter和monitorexit指令实现的

同步方法（在这看不出来需要看JVM底层实现）

方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED实现。

synchronized底层是是通过monitor对象，对象有自己的对象头，存储了很多信息，其中一个信息标示是被哪个线程持有。

具体可参考：

1.4synchronized如何使用

synchronized一般我们用来修饰三种东西：

修饰普通方法
修饰代码块
修饰静态方法

1.4.1修饰普通方法：

用的锁是Java3y对象(内置锁)


public class Java3y {

    // 修饰普通方法，此时用的锁是Java3y对象(内置锁)
    public synchronized void test() {
        // 关注公众号Java3y
        // doSomething
    }

}

1.4.2修饰代码块：

用的锁是Java3y对象(内置锁)--->this


public class Java3y {

    public  void test() {

        // 修饰代码块，此时用的锁是Java3y对象(内置锁)--->this
        synchronized (this){
            // 关注公众号Java3y
            // doSomething
        }
    }
}

当然了，我们使用synchronized修饰代码块时未必使用this，还可以使用其他的对象(随便一个对象都有一个内置锁)

所以，我们可以这样干：

public class Java3y {

    // 使用object作为锁(任何对象都有对应的锁标记，object也不例外)
    private Object object = new Object();

    public void test() {

        // 修饰代码块，此时用的锁是自己创建的锁Object
        synchronized (object){
            // 关注公众号Java3y
            // doSomething
        }
    }

}

上面那种方式(随便使用一个对象作为锁)在书上称之为-->客户端锁，这是不建议使用的。

书上想要实现的功能是：给ArrayList添加一个putIfAbsent()，这需要是线程安全的。

假定直接添加synchronized是不可行的

使用客户端锁，会将当前的实现与原本的list耦合了：

书上给出的办法是使用组合的方式(也就是装饰器模式)

1.4.3修饰静态方法

获取到的是类锁(类的字节码文件对象)：Java3y.class

public class Java3y {

    // 修饰静态方法代码块，静态方法属于类方法，它属于这个类，获取到的锁是属于类的锁(类的字节码文件对象)-->Java3y.class
    public synchronized void test() {

        // 关注公众号Java3y
        // doSomething
    }
}

1.4.4类锁与对象锁

synchronized修饰静态方法获取的是类锁(类的字节码文件对象)，synchronized修饰普通方法或代码块获取的是对象锁。

它俩是不冲突的，也就是说：获取了类锁的线程和获取了对象锁的线程是不冲突的！


public class SynchoronizedDemo {

    //synchronized修饰非静态方法
    public synchronized void function() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i <3; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("function running...");
        }
    }
    //synchronized修饰静态方法
    public static synchronized void staticFunction()
            throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("Static function running...");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final SynchoronizedDemo demo = new SynchoronizedDemo();

        // 创建线程执行静态方法
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                staticFunction();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        // 创建线程执行实例方法
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                demo.function();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        // 启动
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

结果证明：类锁和对象锁是不会冲突的！

1.5重入锁

我们来看下面的代码：


public class Widget {

    // 锁住了
    public synchronized void doSomething() {
        ...
    }
}

public class LoggingWidget extends Widget {

    // 锁住了
    public synchronized void doSomething() {
        System.out.println(toString() + ": calling doSomething");
        super.doSomething();
    }
}