Java多线程---同步synchronized和volatile

转自：http://josh-persistence.iteye.com/blog/1923931

一、可能带来死锁的Synchrionized

先用代码来展示下线程同步的问题：

/** 
 *  
 */  
package com.wsheng.thread.synchronize;  
  
/** 
 * @author Wang Sheng(Josh) 
 * 
 */  
public class ThreadSynchronized {  
  
      
    public static void main(String[] args) {  
        final Outputer output = new Outputer();  
        new Thread() {  
            public void run() {  
                // output.output("lisi");  
                output.output("lisilisilisilisilisilisilisilisilisilisi");  
            };  
        }.start();  
          
        new Thread(){  
            public void run() {  
                output.output("zhangshan");  
            };  
        }.start();  
  
    }  
  
}  
  
class Outputer {  
    public void output(String name) {  
          
        // 为了保证对name的输出不是一个原子操作，这里逐个的输出的name的每个字符  
        for (int i = 0; i < name.length(); i++) {  
            System.out.print(name.charAt(i));  
        }  
    }  
}  

其中一次的运行结果是：
lisilisilisilisilisilisilisiliszilhisailisingshan

        显然输出的字符串被打乱了，我们期望的输出结果是zhangsanlisi，这就是线程同步问题，我们希望output方法被一个线程完整的执行完之后再切换到下一个线程，Java中使用synchronized保证一段代码在多线程执行时是互斥的，有两种用法：

        1. 使用synchronized将需要互斥的代码包含起来，并上一把锁。

synchronized (this) {    
    for(int i = 0; i < name.length(); i++) {    
        System.out.print(name.charAt(i));    
    }    
}  

这把锁必须是线程间的共享对象，像下面的代码是没有意义的。

Object lock = new Object();    
synchronized (lock) {    
    for (int i = 0; i < name.length(); i++) {    
        System.out.print(name.charAt(i));    
    }    
}  

每次进入output方法都会创建一个新的lock，这个锁显然每个线程都会创建，没有意义。

   2. 将synchronized加在需要互斥的方法上。

public synchronized void output(String name) {    
    for(int i = 0; i < name.length(); i++) {    
        System.out.print(name.charAt(i));    
    }    
}    

      这种方式就相当于用this锁住整个方法内的代码块，如果用synchronized加在静态方法上，就相当于用××××.class锁住整个方法内的代码块。使用synchronized在某些情况下会造成死锁，死锁问题以后会说明。

        每个锁对象都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个线程被唤醒 (notify)后，才会进入到就绪队列，等待CPU的调度，反之，当一个线程被wait后，就会进入阻塞队列，等待下一次被唤醒，这个涉及到线程间的通 信，下一篇博文会说明。看我们的例子，当第一个线程执行输出方法时，获得同步锁，执行输出方法，恰好此时第二个线程也要执行输出方法，但发现同步锁没有被 释放，第二个线程就会进入就绪队列，等待锁被释放。一个线程执行互斥代码过程如下：
        1. 获得同步锁；
        2. 清空工作内存；
        3. 从主内存拷贝对象副本到工作内存；
        4. 执行代码(计算或者输出等)；
        5. 刷新主内存数据；
        6. 释放同步锁。
        所以，synchronized不仅保证了多线程的内存可见性，也解决了线程的随机执行性的问题，即保证了多线程的并发有序性。
   
二、相对变态的Volatile:
       volatile是第二种Java多线程同步的手段，根据JLS的说法，一个变量可以被volatile修饰，在这种情况下内存模型确保所有线程可以看到一致的变量值，来看一段代码:
        

/** 
 *  
 */  
package com.wsheng.thread.synchronize;  
  
/** 
 * @author Wang Sheng(Josh) 
 * 
 */  
public class VolatileTest {  
      
    static int i = 0, j = 0;    
    static void one() {    
        while (i <= 100000) {  
            i++;    
            j++;   
        }  
           
    }    
    static void two() {    
        System.out.println("i=" + i + " j=" + j);    
    }    
  
    /** 
     * @param args 
     */  
    public static void main(String[] args) {  
        // final VolatileTest test = new VolatileTest();  
          
        new Thread() {  
            public void run() {  
                VolatileTest.one();  
            };  
        }.start();  
          
        new Thread() {  
            public void run() {  
                VolatileTest.two();  
            };  
        }.start();  
  
    }  
  
}  

可能的运行结果：
i=72930 j=73145
i=24357 j=24511
i=17586 j=17732
i=19357 j=19545

一些线程执行one方法，另一些线程执行two方法，two方法有可能打印出不同的i和j的值，按照之前分析的线程执行过程分析一下：

        1. 将变量i从主内存拷贝到工作内存；
        2. 改变i的值；
        3. 刷新主内存数据；
        4. 将变量j从主内存拷贝到工作内存；
        5. 改变j的值；
        6. 刷新主内存数据；

        这个时候执行two方法的线程先读取了主存i原来的值又读取了j改变后的值，这就导致了程序的输出不是我们预期的结果，那么可以在共享变量之前加上volatile。

/** 
 *  
 */  
package com.wsheng.thread.synchronize;  
  
/** 
 * @author Wang Sheng(Josh) 
 * 
 */  
public class VolatileTest2 {  
      
    static volatile int i = 0, j = 0;    
    static void one() {    
        while (i <= 100000) {  
            i++;    
            j++;   
        }  
           
    }    
    static void two() {    
        System.out.println("i=" + i + " j=" + j);    
    }    
  
    /** 
     * @param args 
     */  
    public static void main(String[] args) {  
        // final VolatileTest test = new VolatileTest();  
          
        new Thread() {  
            public void run() {  
                VolatileTest2.one();  
            };  
        }.start();  
          
        new Thread() {  
            public void run() {  
                VolatileTest2.two();  
            };  
        }.start();  
  
    }  
  
}  

可能的输出结果：
i=19944 j=20094
i=79462 j=79694

加上volatile可以将共享变量i和j的改变直接响应到主内存中，这样保证了i和j的值可以保持一致，然而我们不能保证执行two方法的线程是在i和j执行到什么程度获取到的，所以volatile可以保证内存可见性，不能保证并发有序性，因此在上面的输出结果中，i和j的值是不一样的。