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线程互斥与同步

结尾有彩蛋哦

Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问，synchronized 由 JVM 实现， ，而另一个是 JDK 实现的 ReentrantLock。

synchronized

1. 同步一个代码块

public void func() {
       synchronized (this) {
           // 同步操作代码    }}

它只作用于同一个对象，如果调用两个对象上的同步代码块，就不会进行同步。

对于以下代码，使用 ExecutorService 执行了两个线程，由于调用的是同一个对象的同步代码块，因此这两个线程会进行同步，当一个线程进入同步语句块时，另一个线程就必须等待。

public class SynchronizedExample {
       public void func1() {
           synchronized (this) {
               for (int i = 0; i < 10; i++) {
                   System.out.print(i + " ");            }        }    }}

使用两个线程打印序列：

public static void main(String[] args) {
       SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();    executorService.execute(() -> e1.func1());    executorService.execute(() -> e1.func1());}

打印结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

对于以下代码，两个线程调用了不同对象的同步代码块，因此这两个线程就不需要同步。从输出结果可以看出，两个线程交叉执行。

public static void main(String[] args) {
       SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();    SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();    executorService.execute(() -> e1.func1());    executorService.execute(() -> e2.func1());}

执行结果:

0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9

2.同步一个方法

代码示例:

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

3.同步一个类

代码示例:

public void func() {
       synchronized (SynchronizedExample.class) {
           // ...    }}

作用于整个类，也就是说两个线程调用同一个类的不同对象上的这种同步语句，也会进行同步。

public class SynchronizedExample {
       public void func2() {
           synchronized (SynchronizedExample.class) {
               for (int i = 0; i < 10; i++) {
                   System.out.print(i + " ");            }        }    }}

声明两个对象，分别使用不用的线程打印：

public static void main(String[] args) {
       SynchronizedExample e1 = new SynchronizedExample();    SynchronizedExample e2 = new SynchronizedExample();    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();    executorService.execute(() -> e1.func2());    executorService.execute(() -> e2.func2());}

执行结果:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

4.同步一个静态方法

同步一个静态方法，会作用整个类，因此打印结果与上面同步整个类效果相同。

定义一个同步的静态方法：

public class SynchronizedExample1 {
       public synchronized static void fun(){
           for (int i = 0; i < 10; i++) {
               System.out.print(i + " ");        }    }}

使用不同线程打印：

public static void main(String[] args) {
           ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();        executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());        executorService.execute(() -> SynchronizedExample1.fun());    }

执行结果:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ReentrantLock

ReentrantLock 是 java.util.concurrent(J.U.C)包中的锁。

通过锁定义一个同步打印：

public class LockExample {
       private Lock lock = new ReentrantLock();    public void func() {
           lock.lock();        try {
               for (int i = 0; i < 10; i++) {
                   System.out.print(i + " ");            }        } finally {
          	     // 确保释放锁，从而避免发生死锁。            lock.unlock();         }    }}

使用多线程调用:

public static void main(String[] args) {
       LockExample lockExample = new LockExample();    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();    executorService.execute(() -> lockExample.func());    executorService.execute(() -> lockExample.func());}

执行结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

对比一下ReentrantLock与synchronized

1. 实现方式不同。synchronized 是 JVM 实现的，而 ReentrantLock 是 JDK 实现的。
2. 性能。新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化，例如自旋锁等，synchronized 与 ReentrantLock 大致相同。
3. 等待可中断。当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。ReentrantLock 可中断，而 synchronized 不行。
4. 公平锁。公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非公平的，但是也可以是公平的。
5. 锁绑定多个条件。一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。

使用建议:

如果你不需要使用 ReentrantLock 的高级功能，那么建议优先使用 synchronized。因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地支持它，而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的释放。

彩蛋

兄弟，你只是个战士，不要想着那些，日天的事

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