Java中高级高并发与多线程系列(五):线程的 synchronized 同步与死锁
2021年04月16日 12:04:39 · 本文共 2,904 字阅读时间约 10分钟 · 4,198 次浏览首先声明,本系列文章分享都是我自己的学习理解以后,原创手敲,可能包含错误的观点和理解,仅供参考,如遇错误的地方欢迎指正。
了解过多线程的同学肯定听说过 synchronized 这个关键词,我们先用一个错误的案例来引出不使用 synchronized 引发的问题,然后再使用 synchronized 解决问题,然后再由 synchronized 引出死锁问题。本篇先介绍不做更深入的研究,后面文章会慢慢深入。
多线程系列全部演示代码公开在:https://github.com/renfei/demo/tree/master/java/ConcurrentDemo
引出问题
我们先使用错误的案例引出问题,在多线程环境中不使用 synchronized 会发生什么?我们写程序模拟多个摊贩售卖苹果的情况,我们先定义一个售卖苹果的程序,一共有 10 个苹果:
/**
* 售卖苹果的线程A,这是一个错误的演示,引出存在的问题
*/
class SaleAppleA implements Runnable {
// 一共有 10 个苹果
private int apple = 10;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (this.apple > 0) {
try {
// 模拟延迟,在真实场景中这里可能是网络延迟或者业务逻辑执行延迟
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 售卖了苹果编号:" + this.apple--);
} else {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 售卖结束,关门了");
break;
}
}
}
}
然后让三个摊贩渠道去售卖:
SaleAppleA saleAppleA = new SaleAppleA();
new Thread(saleAppleA, "摊贩A-A").start();
new Thread(saleAppleA, "摊贩A-B").start();
new Thread(saleAppleA, "摊贩A-C").start();
我们会看到,同一个苹果编号可能被多个摊贩重复销售,甚至有的已经关门了,但有的还在售卖,这显然是不符合正常情况的,应该一个苹果只能被销售一次,并且销售为空时应都关门,而不是有的关了有的还在销售。
这个就是多线程环境中的同步问题,多个摊贩拿走苹果的时候,其他摊贩并不知道,还能拿走同一个苹果,所以我们就需要一种机制保证苹果拿走就是拿走了,而不是可以被多次拿走同一个苹果。
线程同步
为了解决上面引出的问题,Java 为我们提供了一个 synchronized 关键字,这里先不做深入的研究,后面会专门写一篇原子性内置锁 synchronized。
我们新写一个SaleAppleB,在销售方法上,我们只增加了 synchronized 关键字:
/**
* 售卖苹果的线程B,加入同步锁机制
*/
class SaleAppleB implements Runnable {
// 一共有 10 个苹果
private int apple = 10;
private synchronized boolean sale() {
if (this.apple > 0) {
try {
// 模拟延迟,在真实场景中这里可能是网络延迟或者业务逻辑执行延迟
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 售卖了苹果编号:" + this.apple--);
return false;
} else {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 售卖结束,关门了");
return true;
}
}
@Override
public void run() {
while (true) {
if (this.sale()) {
break;
}
}
}
}
然后准备几个摊贩,再试试:
SaleAppleB saleAppleB = new SaleAppleB();
new Thread(saleAppleB, "摊贩B-A").start();
new Thread(saleAppleB, "摊贩B-B").start();
new Thread(saleAppleB, "摊贩B-C").start();
这个时候就非常和谐了,不会出现重复销售同一个苹果,因为加了 synchronized 关键字以后,同一个时间只有一个进程可以进入销售方法,所以就正常了。
synchronized 是一种比较重的锁,当有进程进入 synchronized 方法的时候,整个 SaleAppleB 都会被锁住,一次只能允许一个进程进来,这个时候使用不当还会引发另一个问题,就是死锁。
线程死锁
同样我们先演示个死锁给大家看看,我想出来的案例是买苹果的案例,我们先定义两个资源类,Money 钱资源和Apple苹果资源,然后他俩的逻辑是这样的:
钱:先给我苹果,我就给你钱
苹果:先给我钱,我就给你苹果
实例代码:
/**
* 线程间,资源互持,死锁演示
*
* @author renfei
*/
public class DeadlockDemo implements Runnable {
private Money money = new Money();
private Apple apple = new Apple();
public static void main(String[] args) {
new DeadlockDemo();
}
/**
* main 线程实例化的时候,占有钱对象,需要拿到苹果,才能付钱
*/
public DeadlockDemo() {
new Thread(this).start();
money.buy(apple);
}
/**
* 子线程占有苹果,需要拿到钱,才能销售苹果
*/
@Override
public void run() {
apple.sale(money);
}
}
/**
* 钱的资源
*/
class Money {
/**
* 买苹果
*
* @param apple 苹果
*/
public synchronized void buy(Apple apple) {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + ":给我苹果。我就给你钱");
apple.ok();
}
public synchronized void ok() {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + ":购买苹果成功。");
}
}
/**
* 苹果资源
*/
class Apple {
/**
* 销售苹果
*
* @param money 钱
*/
public synchronized void sale(Money money) {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + ":给我钱。我就给你苹果");
money.ok();
}
public synchronized void ok() {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + ":销售苹果成功。");
}
}
如果运行的话,就可以看出,程序卡在这里了,钱在等苹果释放资源,苹果在等钱释放资源,死锁就是两个资源相互持有各自所需的资源,就会导致一直在这里等着。
其实死锁不一定是两个资源相互死锁,只要多个资源形成一个环形的持有关系,就可以形成死锁,所以打破死锁只要破坏环形持有关系就可以。
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原文链接:https://blog.renfei.net/posts/1003499
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