Java并發(fā)學(xué)習(xí)2【面試+工作】
??關(guān)鍵字synchronized的作用是實現(xiàn)進(jìn)程間的同步。它的工作是對同步的代碼加鎖，使得每一次，只能有一個線程進(jìn)入同步塊，從而保證線程間的安全性（即同步塊每次應(yīng)該只有一個線程可以執(zhí)行）。
??關(guān)鍵字synchronized可以有多重用法，這里做一個簡單的整理。
制定加鎖對象（同一對象）。對給定對象加鎖，進(jìn)入同步代碼前需要獲得給定對象的鎖。
直接作用于實例方法。相當(dāng)于對當(dāng)前示例加鎖（同一對象），進(jìn)入同步代碼前要獲得當(dāng)前示例的鎖。
直接作用于靜態(tài)方法。相當(dāng)于對當(dāng)前類加鎖，進(jìn)入同步代碼前要獲得當(dāng)前類的鎖。
??學(xué)習(xí)過《操作系統(tǒng)》的，這里非常容易理解，不在舉具體的例子。
??除了用于線程同步、確保線程安全外，synchronized還可以保證線程間的可見性和有序性。從可見性的角度講，synchronized可以完全替代volatile的功能，只是使用上沒有那么方便而已。就有序性而言，被synchronized限制的多線程其實是串行的執(zhí)行同步代碼的。
??用一句話概括volatile,它能夠使變量在值發(fā)生改變時能盡快地讓其他線程知道.
??首先我們要先意識到有這樣的現(xiàn)象,編譯器為了加快程序運(yùn)行的速度,對一些變量的寫操作會先在寄存器或者是CPU緩存上進(jìn)行,最后才寫入內(nèi)存.
而在這個過程,變量的新值對其他線程是不可見的.而volatile的作用就是使它修飾的變量的讀寫操作都必須在內(nèi)存中進(jìn)行!
volatile本質(zhì)是在告訴jvm當(dāng)前變量在寄存器中的值是不確定的,需要從主存中讀取,synchronized則是鎖定當(dāng)前變量,只有當(dāng)前線程可以訪問該變量,其他線程被阻塞住.
volatile僅能使用在變量級別,synchronized則可以使用在變量,方法.
volatile僅能實現(xiàn)變量的修改可見性,但不具備原子特性,而synchronized則可以保證變量的修改可見性和原子性.
volatile不會造成線程的阻塞,而synchronized可能會造成線程的阻塞.
volatile標(biāo)記的變量不會被編譯器優(yōu)化,而synchronized標(biāo)記的變量可以被編譯器優(yōu)化.
??因此，在使用volatile關(guān)鍵字時要慎重，并不是只要簡單類型變量使用volatile修飾，對這個變量的所有操作都是原來操作，當(dāng)變量的值由自身的上一個決定時，如n=n+1、n++ 等，volatile關(guān)鍵字將失效，只有當(dāng)變量的值和自身上一個值無關(guān)時對該變量的操作才是原子級別的，如n = m + 1，這個就是原級別的。所以在使用volatile關(guān)鍵時一定要謹(jǐn)慎，如果自己沒有把握，可以使用synchronized來代替volatile。
??總結(jié)：volatile本質(zhì)是在告訴JVM當(dāng)前變量在寄存器中的值是不確定的，需要從主存中讀取?？梢詫崿F(xiàn)synchronized的部分效果，但當(dāng)n=n+1,n++等時，volatile關(guān)鍵字將失效，不能起到像synchronized一樣的線程同步的效果
??這里介紹一下synchronized、wait、notify方法的替代品（或者說是增強(qiáng)版）-重入鎖。重入鎖是可以完全替代以上的內(nèi)容的。并且重入鎖的性能是遠(yuǎn)高于synchronized的，但是jdk6.0開始，jdk對synchronized做了大量的優(yōu)化，使得兩者性能差距不大。
??重入鎖使用java.util.concurrent.locks.ReentrantLock類來實現(xiàn)。它的幾個重要方法如下：
注意:把解鎖操作lock.unlock()放到finally子句非常重要。這樣保證即使在臨界區(qū)的代碼拋出了異常，鎖也必須釋放，否則，其他線程將永遠(yuǎn)阻塞.
??上述代碼使用重入鎖保護(hù)臨界區(qū)資源i，確保了多線程對i操作的安全性。從這段代碼可以看到，與synchronized相比，重入鎖有著顯示的操作過程。開發(fā)人員必須手動指定何時加鎖，何時釋放鎖。也正因為這樣，重入鎖對邏輯控制的靈活性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于synchronized，但值得注意的是，在提出臨界區(qū)時，必須記得釋放鎖，否則其他線程就沒有機(jī)會再訪問臨界區(qū)了。
??對于重入鎖，同一個線程可以多次獲得鎖，但是釋放鎖的時候，也必須釋放相同次數(shù)。否則會產(chǎn)生異常。
??如果大家理解了obj.wait和obj.notify方法的話，那么就很容易理解Condition對象了。它和wait和notify方法的作用是大致相同的。但是wait和notify方法是和synchronized關(guān)鍵字合作使用的，而Condition是與重入鎖相關(guān)聯(lián)的。通過Condition的newCondition()方法可以生成一個與當(dāng)前重入鎖綁定的Condition實例。利用Condition對象，我們就可以讓線程在合適的時間等待，或者在某一個特定的時間得到通知，繼續(xù)執(zhí)行。
Condition提供的基本方法如下：
以上方法的具體含義如下：
await() 方法會是當(dāng)前線程等待，同時釋放當(dāng)前鎖，當(dāng)其他線程中使用signal() 或signalAll() 方法時，線程會重新獲得鎖并繼續(xù)執(zhí)行。或者當(dāng)線程被中斷時，也能跳出等待。這和obj.wait方法很相似。
awaitUninterruptibly() 方法與await() 方法基本相同，只不過它不會在等待過程中響應(yīng)中斷。
signal() 方法用于喚醒一個在等待中的線程，這和obj.notify方法很類似。
??代碼中，聽過lock生成一個與之綁定的Condition對象。代碼15行要求線程在Condition對象上進(jìn)行等待。代碼32行，由主線程發(fā)起通知，告知等待在Condition上的線程可以繼續(xù)執(zhí)行了。
??和obj.wait和notify方法一樣，當(dāng)線程使用Condition.await時，要求線程持有相關(guān)的重入鎖，在Condition.await調(diào)用后，這個線程會釋放這把鎖。同理，在Condition.signal方法調(diào)用時，也要求線程先獲得相關(guān)的鎖。在signal方法調(diào)用后，系統(tǒng)會從當(dāng)前Condition對象的等待隊列中，喚醒一個線程。一旦線程被喚醒，它會重新嘗試獲得與之綁定的重入鎖，一旦成功獲取，就可以繼續(xù)執(zhí)行了。因此，在signal方法調(diào)用之后，一般需要釋放相關(guān)的鎖，謙讓給被喚醒的線程，讓他可以繼續(xù)執(zhí)行。比如，在本例中，第33行就釋放了重入鎖，如果省略第24行，那么，雖然已經(jīng)喚醒了線程t1，但是由于它無法重新獲得鎖，因而也就無法真正的繼續(xù)執(zhí)行。
??在jdk內(nèi)部，重入鎖和Condition對象被廣泛的使用，后面講到的線程安全的容器，他們的內(nèi)容時候都有重入鎖和Condition對象的影子。
五.信號量
信號量為多線程協(xié)作提供了更為強(qiáng)大的控制方法。廣義上說，信號量是對鎖的擴(kuò)展。無論是內(nèi)部鎖synchronized還是重入鎖ReentrantLock，一次都只允許一個線程訪問一個資源，而信號量卻可以指定多個線程，同時訪問某一個資源。信號量主要提供了一下構(gòu)造函數(shù)：
??在構(gòu)造信號量對象時，必須要指定信號量的準(zhǔn)入數(shù)，即同時能申請多少個許可。當(dāng)每個線程每次只申請一個許可時，這就相當(dāng)于指定了同時有多少個線程可以訪問某一個資源。信號量的主要邏輯方法有：
這里只講幾個常用的方法：
acquire() 方法嘗試獲得一個準(zhǔn)入的許可。若無法獲得，則線程會等待，直到有線程釋放一個許可或者當(dāng)前線程被中斷。
acquireUninterruptibly方法和acquire方法類似，但是不響應(yīng)中斷。
tryAcquire嘗試獲得一個許可，如果成功返回true，失敗返回false，它不會進(jìn)行等待，立即返回。
release用于在線程訪問資源結(jié)束后，釋放一個許可，以使其他等待許可的線程可以進(jìn)行資源訪問。
??上述代碼中，15、16行為臨界區(qū)，程序會限制執(zhí)行這段代碼的線程數(shù)。這里在第7行，聲明了一個包含5個許可的信號量。這就意味著同時可以有5個線程進(jìn)入代碼段15，16行。申請信號量使用semp.acquire，在離開時，務(wù)必使用semp.release釋放信號量。這就和釋放鎖一個道理。
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