Java多线程的同步机制

Java多线程的同步机制

其实就是Java实现同步的方法吧

线程同步主要用于协调对临界资源的访问，临界资源可以是硬件设备（比如打印机）、磁盘（文件）、内存（变量、数组、队列等）。

线程同步有4种机制：

• 临界区
• 互斥量
• 事件
• 信号量

临界区

临界区是一段独占对某些共享资源访问的代码，在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
PS:私人浴室（没有管理员）只有一间淋浴房，我想洗澡，我时不时来看下淋浴房空了没，空了我就去洗。

互斥量

功能上跟临界区类似，不过可用于不同进程间的线程同步。

PS:公共浴室(有管理员）只有一间淋浴房，我想洗澡，问了下管理员，有空的淋浴房么，如果有，管理员就让我洗，否则管理员就让我先去休息室睡一觉，等有空的淋浴房了叫醒我去洗澡。

触发重置事件对象，那么等待的所有线程中将只有一个线程能唤醒，并同时自动的将此事件对象设置为无信号的；它能够确保一个线程独占对一个资源的访问。和互斥量的区别在于多了一个前置条件判定。

PS:公共浴室(有管理员）只有一间淋浴房，我想洗澡，问了下管理员，有空的淋浴房么，如果淋浴房没人洗而且打扫完了，管理员就让我洗，否则管理员就让我先去休息室睡一觉，等没人洗而且打扫完了叫醒我去洗澡。

信号量

信号量用于限制对临界资源的访问数量，保证了消费数量不会大于生产数量。

PS:公共浴室(有管理员）有N间淋浴房，我想洗澡，问了下管理员，有空的淋浴房么，如果有，管理员就让我洗，否则管理员就让我先去休息室睡一觉，等有空的淋浴房了叫醒我去洗澡。

使用建议

尽量使用用户模式下的临界区机制，避免使用需要用户态到内核态切换的同步机制。

Java下的线程同步

synchronized

每 个java对象都有一把锁， 当有多个线程同时访问共享资源的时候， 需要Synchronize 来控制安全性， synchronize 分 synchronize 方法 和synchronize块，使用synchronize块时， 一定要显示的获得该对象的锁（如synchronize（object))而方法则不需要。
可修饰：方法、静态方法、代码块（对象）、代码块（类）

4.2. 可重入锁Lock

synchronized与java.util.concurrent.locks.Lock 的异同。
要相同点：Lock能完成synchronized所实现的所有功能
主要不同点：Lock有比synchronized更精确的线程语义和更好的性能。synchronized会自动释放 锁，而Lock一定要求程序员手工释放，并且必须在finally从句中释放。

ReentrantLock锁
ReentrantLock是“一个可重入的互斥锁 Lock，它具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。
ReentrantLock 将由最近成功获得锁，并且还没有释放该锁的线程所拥有。当锁没有被另一个线程所拥有时，调用 lock 的线程将成功获取该锁并返回。如果当前线程已经拥有该锁，此方法将立即返回。可以使用 isHeldByCurrentThread() 和 getHoldCount() 方法来检查此情况是否发生。 ”

简单来说，ReentrantLock有一个与锁相关的获取计 数器，如果拥有锁的某个线程再次得到锁，那么获取计数器就加1，然后锁需要被释放两次才能获得真正释放。这模仿了 synchronized 的语义；如果线程进入由线程已经拥有的监控器保护的 synchronized 块，就允许线程继续进行，当线程退出第二个（或者后续） synchronized 块的时候，不释放锁，只有线程退出它进入的监控器保护的第一个 synchronized 块时，才释放锁。

ReentrantLock 类（重入锁）实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，但是添加了类似锁投票、定时锁等候和可中断锁等候的一些特性。此外，它还提供了在激烈争用情况下更佳的性 能。（换句话说，当许多线程都想访问共享资源时，JVM 可以花更少的时候来调度线程，把更多时间用在执行线程上。）

ReentrantLock 有一个带布尔型参数的构造函数。此类的构造方法接受一个可选的公平 参数。当设置为 true 时，在多个线程的争用下，这些锁倾向于将访问权授予等待时间最长的线程。否则此锁将无法保证任何特定访问顺序。与采用默认设置（使用不公平锁）相比，使用 公平锁的程序在许多线程访问时表现为很低的总体吞吐量（即速度很慢，常常极其慢），但是在获得锁和保证锁分配的均衡性时差异较小。不过要注意的是，公平锁 不能保证线程调度的公平性。因此，使用公平锁的众多线程中的一员可能获得多倍的成功机会，这种情况发生在其他活动线程没有被处理并且目前并未持有锁时。还 要注意的是，未定时的 tryLock 方法并没有使用公平设置。因为即使其他线程正在等待，只要该锁是可用的，此方法就可以获得成功。

4.3. wait()/notify()/notifyAll()

在 synchronized代码被执行期间，线程可以调用对象的wait()方法，释放对象锁标志，进入等待状态，并且可以调用notify()或者 notifyAll()方法通知正在等待的其他线程。notify()通知等待队列中的第一个线程，notifyAll()通知的是等待队列中的所有线 程。
obj.wait()方法将使本线程挂起，并释放obj对象的monitor。只有其他线程调用obj对象的notify()或notifyAll()时，才可以被唤醒。
obj.notifyAll()方法唤醒所有该obj对象相关的沉睡线程，然后被唤醒的众多线程开始竞争obj对象的monitor占有权，最终得到的那个线程会继续执行下去，但其他线程还将继续等待。
obj.notify()方法是随机唤醒一个沉睡线程。
wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，
类似上文中的条件变量。

4.4. ThreadLocal

其 实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本，它并不是一个Thread，而是threadlocalvariable(线程局部变量)。也许 把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量(ThreadLocal)其实的功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个 变量值的副本，是Java中一种较为特殊的线程绑定机制，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。

从线程的角度看，每个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用，只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的；在线程消失之后，其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）。

通过ThreadLocal存取的数据，总是与当前线程相关，也就是说，JVM 为每个运行的线程，绑定了私有的本地实例存取空间，从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单，在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量的副本。

概括起来说，对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

ThreadLocal()
创建一个线程本地变量。

T get()
返回此线程局部变量的当前线程副本中的值，如果这是线程第一次调用该方法，则创建并初始化此副本。

protected T initialValue()
返回此线程局部变量的当前线程的初始值。最多在每次访问线程来获得每个线程局部变量时调用此方法一次，即线程第一次使用 get() 方法访问变量的时候。如果线程先于 get 方法调用 set(T) 方法，则不会在线程中再调用 initialValue 方法。

若该实现只返回 null；如果程序员希望将线程局部变量初始化为 null 以外的某个值，则必须为 ThreadLocal 创建子类，并重写此方法。通常，将使用匿名内部类。initialValue 的典型实现将调用一个适当的构造方法，并返回新构造的对象。

void remove()
移除此线程局部变量的值。这可能有助于减少线程局部变量的存储需求。如果再次访问此线程局部变量，那么在默认情况下它将拥有其 initialValue。

void set(T value)
将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。许多应用程序不需要这项功能，它们只依赖于 initialValue() 方法来设置线程局部变量的值。

在程序中一般都重写initialValue方法，以给定一个特定的初始值。