java多线程学习笔记(四)
上一节讲到Synchronized关键字,synchronized上锁的区域:对象锁=方法锁/类锁
本节补充介绍一下synchronized锁重入:
关键字synchronized拥有锁重入的功能,也就是在使用synchronized时,当一个线程得到一个对象锁后,再次请求此对象锁时,是可以再次得到该对象锁的。这也证明在一个synchronized方法/块内部调用本类的其他synchronized方法/块时,是永远可以得到锁的。
(写在例子前面一个维基百科关于可重入的概念)若一个程序或子程序可以“在任意时刻被中断然后操作系统调度执行另外一段代码,这段代码又调用了该子程序不会出错”,则称其为可重入(reentrant或re-entrant)的。即当该子程序正在运行时,执行线程可以再次进入并执行它,仍然获得符合设计时预期的结果。与多线程并发执行的线程安全不同,可重入强调对单个线程执行时重新进入同一个子程序仍然是安全的。通俗来说:当线程请求一个由其它线程持有的对象锁时,该线程会阻塞,而当线程请求由自己持有的对象锁时,如果该锁是重入锁,请求就会成功,否则阻塞。
public class Service {
synchronized public void service1(){
System.out.println("service1");
service2();
}
synchronized public void service2(){
System.out.println("service2");
service3();
}
synchronized public void service3(){
System.out.println("service3");
}
} public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run(){
Service service = new Service();
service.service1();
}
} public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t = new MyThread();
t.start();
}
}
可重入锁的概念是自己可以再次获得自己的内部锁,比如有一个线程获得了某个对象的锁,此时这个对象的锁还没有释放,当他再次想要获得这个对象的锁的时候还是可以获取的,如果不可锁重入的话,就会造成死锁。
此时就会出现问题:对象的锁和类锁?区别是什么
1. 类锁:在代码中的方法上加了static和synchronized的锁,或者synchronized(xxx.class)的代码段;
2.对象锁:在代码中的方法上加了synchronized的锁,或者synchronized(this)的代码段;
对象锁也叫方法锁,是针对一个对象实例的,它只在该对象的某个内存位置声明一个标识该对象是否拥有锁,所有它只会锁住当前的对象,而并不会对其他对象实例的锁产生任何影响,不同对象访问同一个被synchronized修饰的方法的时候不会阻塞。
类锁是锁住整个类,当有多个线程来声明这个类的对象时候将会被阻塞,直到拥有这个类锁的对象被销毁或者主动释放了类锁,这个时候在被阻塞的线程被挑选出一个占有该类锁,声明该类的对象。其他线程继续被阻塞住,即一句话:不管多少个对象,多少个对象,共用一把锁,且只有一把,不管怎么调用,都会同步
这里介绍一下可重入锁与不可重入锁,首先列举一个不可重入锁的例子:
public class Lock {
private boolean isLocked = false; public synchronized void lock() throws InterruptedException {
while (isLocked) {
System.out.println("isLocked...");
wait();
}
isLocked = true;
System.out.println("Locked! ... ");
} public synchronized void unlock() {
isLocked = false;
System.out.println("notify() !");
notify();
}
} public class Count {
Lock lock = new Lock(); public void print() throws InterruptedException {
lock.lock();
doAdd();
lock.unlock();
} public void doAdd() throws InterruptedException {
lock.lock();
//do something
System.out.println("i'm doing something...");
lock.unlock();
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Count c = new Count();
c.print();
}
}
运行结果为:
Locked! ...
isLocked...
当调用print()方法时,获得了锁,这时就无法再调用doAdd()方法,这时必须先释放锁才能调用,所以称这种锁为不可重入锁,也叫自旋锁。
同一个类的多个方法被synchronized修饰,他们是同一把锁吗(针对上文代码中的service1 service2 service3之间的调用)
synchronized是Java中的关键字,是一种同步锁。修饰一个方法,被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法,作用的对象是调用这个方法的对象;修饰方法时锁定的是调用该方法的对象,即如果一个对象中有两个方法同时被synchronized,则同一个对象,调用这两个方法时,只能同时执行一个。但它并不能使调用该方法的多个对象在执行顺序上互斥。
如以下代码,只能同时执行set方法或out方法:
class Resoure{
private String name;
private int count = 1;
//生产者调用
public synchronized void set(String name){
this.name = name+count;
//编号自增
count++;
//打印生产了哪个产品
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者..."+this.name);
}
//消费者调用
public synchronized void out(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者..."+this.name);
}
}
再来一个可重入代码的对比:
public class Xttblog extends SuperXttblog {
public static void main(String[] args) {
Xttblog child = new Xttblog();
child.doSomething();
} public synchronized void doSomething() {
System.out.println("child.doSomething()" + Thread.currentThread().getName());
doAnotherThing(); // 调用自己类中其他的synchronized方法
} private synchronized void doAnotherThing() {
super.doSomething(); // 调用父类的synchronized方法
System.out.println("child.doAnotherThing()" + Thread.currentThread().getName());
}
} class SuperXttblog {
public synchronized void doSomething() {
System.out.println("father.doSomething()" + Thread.currentThread().getName());
}
}
输出结果为:
child.doSomething()Thread-5492
father.doSomething()Thread-5492
child.doAnotherThing()Thread-5492
现在可以验证出 synchronized 是可重入锁了吧!因为这些方法输出了相同的线程名称,表明即使递归使用synchronized也没有发生死锁,证明其是可重入的。
还看不懂?那我就再解释下!
这里的对象锁只有一个,就是 child 对象的锁,当执行 child.doSomething 时,该线程获得 child 对象的锁,在 doSomething 方法内执行 doAnotherThing 时再次请求child对象的锁,因为synchronized 是重入锁,所以可以得到该锁,继续在 doAnotherThing 里执行父类的 doSomething 方法时第三次请求 child 对象的锁,同样可得到。如果不是重入锁的话,那这后面这两次请求锁将会被一直阻塞,从而导致死锁。
所以在 java 内部,同一线程在调用自己类中其他 synchronized 方法/块或调用父类的 synchronized 方法/块都不会阻碍该线程的执行。就是说同一线程对同一个对象锁是可重入的,而且同一个线程可以获取同一把锁多次,也就是可以多次重入。因为java线程是基于“每线程(per-thread)”,而不是基于“每调用(per-invocation)”的(java中线程获得对象锁的操作是以线程为粒度的,per-invocation 互斥体获得对象锁的操作是以每调用作为粒度的)。
直接看结论:
从互斥锁的设计上来说,当一个线程试图操作一个由其他线程持有的对象锁的临界资源时,将会处于阻塞状态,但当一个线程再次请求自己持有对象锁的临界资源时,这种情况属于重入锁,请求将会成功,在java中synchronized是基于原子性的内部锁机制,是可重入的,因此在一个线程调用synchronized方法的同时在其方法体内部调用该对象另一个synchronized方法,也就是说一个线程得到一个对象锁后再次请求该对象锁,是允许的,这就是synchronized的可重入性。
可重入锁的实现原理?
看到这里,你终于明白了 synchronized 是一个可重入锁。但是面试官要再问你,可重入锁的原理是什么?
对不起,你又卡壳了。
可重入锁的原理。具体我们后面再写 ReentrantLock 的时候来验证或看它源码。
重入锁实现可重入性原理或机制是:每一个锁关联一个线程持有者和计数器,当计数器为 0 时表示该锁没有被任何线程持有,那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法;当某一线程请求成功后,JVM会记下锁的持有线程,并且将计数器置为 1;此时其它线程请求该锁,则必须等待;而该持有锁的线程如果再次请求这个锁,就可以再次拿到这个锁,同时计数器会递增;当线程退出同步代码块时,计数器会递减,如果计数器为 0,则释放该锁。
Java多线程的所有代码均在 github「nikura44」
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