同步監視器之同步代碼塊、同步方法，同步監視器

同步監視器之同步代碼塊、同步方法，同步監視器

如果有多個線程訪問共用資源，可能會出現當一個線程沒有處理完業務，然後另一個線程進入，從而導致共用資源出現不安全的情況。

 

日常例子：銀行取錢，A和B有擁有同一個銀行賬戶，A用存摺在櫃檯取錢，B在取款機取錢。取錢有兩個關鍵步驟：

　　　　（1）判斷賬戶裡的錢的餘額是否大於所取錢數

　　　　（2）如果大於所取錢數，則賬戶最終所剩餘額 = 餘額 - 所取錢數。

如果沒有線程同步的情況下，我們假設這一種情況，這個共同的賬戶裡共1000元。

　　　　（1）A  B同時去取600元，A所線上程執行到上面的第一個步驟，判斷所取錢數小於現有餘額，CPU時間片用完。

　　　　（2）這時B進來到第一個步驟，同樣是執行判斷，因為A只執行完第一步驟，沒有執行減法，這時現有餘額還是1000元。

　　　　（3）由於在CPU分配的時間裡他接著完成了減法操作。這時賬戶餘額為1000 - 600 = 400。成功取出600元。

　　　　（4）最後A接著之前執行的步驟，去做減法操作， 賬戶餘額為 -200 = 400 - 600。

到這裡，我只想說為什麼，是什麼銀行可以允許你這麼做， 當然，除非銀行是你家開的。

總之銀行不可能讓這種情況發生，所以我們的偉大先賢們就想到線程同步，其實很簡單，你也能想到。如果讓這兩個步驟同時完成，不可分開，問題也就迎刃而解。

 

下面就說到在JAVA中同步代碼的實現：

　　涉及概念：同步監視器，是一個普通的java對象，同一個同步監視器如果一個線程拿到，則其他線程就沒有辦法拿到。好像是一個房門裡只有唯一的一把鑰匙， 不能複製。如果一個人拿著它進入房門，其他人只能在外面等候。等他出來你獲得了它，你才能進入房間。

下面的代碼如果沒有做線程同步操作(同步代碼塊、同步方法、同步鎖)結果是如下：

　　Thread-1------判斷所取錢數是否大於餘額------
　　Thread-0------判斷所取錢數是否大於餘額------
　　Thread-0======做減法操作，取出現金======
　　Thread-1======做減法操作，取出現金======

很顯然線程1的那兩步沒有同時完成。

 

下面的幾種方法可以實現兩步同時完成。

1、同步代碼塊：

public class ThreadTest {

　　public static void main(String[] args){
　　　　Thread t1 = new Thread1(); //線程1
　　　　Thread t2 = new Thread1();//線程2
　　　　t1.start();
　　　　t2.start();
　　}
}

class Thread1 extends Thread{

　　@Override
　　public void run() {
　　　　super.run();
　　　　try {

　　　　　　BeTested b = new BeTested(); // 這地方，因為這個例子中同步監視器 obj 是線程共用的，兩個線程用兩個不同的對象，也沒有關係，不影響結果。
　　　　　　b.beTested(this);
　　　　} catch (InterruptedException e) {
　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　}
　　}
}

class BeTested {
　　static Object obj = new Object();;
　　public void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
　　　　synchronized (obj) { //  obj 為同步監視器
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "------判斷所取錢數是否大於餘額------");
　　　　　　t.sleep(1000); //  如果沒有同步這樣能理明顯地看到這兩步驟不能在一個線程，同一個時間片裡執行完成。
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "======做減法操作，取出現金======");
　　　　}
　　}
}

執行結果如下：

Thread-0------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-0======做減法操作，取出現金======
Thread-1------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-1======做減法操作，取出現金======

注意：同步監視器對象的選用很關鍵。要選擇線程共用的對象，比如上面例子的 obj, 它是static修飾的才行，如果沒有static修飾，則是使用不同的同步監視器（不是同一個對象），相當於是兩把鑰匙。

　　（如果obj = "aaaa" 沒有static修飾也可以實現同步，那是因為這個obj引用的常量池裡的同一個string對象，強烈不推薦使用）

 

2、同步方法（非靜態方法）

把上面的那兩類改成如下，main方法所在類不變。

class Thread1 extends Thread{

　　static BeTested b = new BeTested();  // 在這種方法中，這裡必須是同個對象(static修飾)，下文會詳細說明
　　@Override
　　public void run() {
　　　　super.run();
　　　　try {
　　　　　　b.beTested(this);
　　　　} catch (InterruptedException e) {
　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　}
　　}
}

class BeTested {
　　static Object obj = new Object();;
　　public synchronized void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "------判斷所取錢數是否大於餘額------");
　　　　　　t.sleep(1000); 
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "======做減法操作，取出現金======");
　　}
}

執行結果如下：

Thread-0------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-0======做減法操作，取出現金======
Thread-1------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-1======做減法操作，取出現金======

注意：因為同步方法中，所用的同步監視器不能指定，預設使用的調用該方法的對象，也就是this。所以 Thread1 類中相對於樣本1中同步代碼塊中修改的部分， 也是要static修飾。也就是說要使用同一個對象。

 

3、同步方法（靜態方法）

把上面的那兩類改成如下，main方法所在類不變。

class Thread1 extends Thread{

　　@Override
　　public void run() {
　　　　super.run();
　　　　try {
　　　　　　BeTested b = new BeTested(); // 這裡每個線程使用不同的對象。
　　　　　　b.beTested(this);
　　　　} catch (InterruptedException e) {
　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　}
　　}
}

class BeTested {
　　static Object obj = new Object();;
　　public static synchronized void beTested(Thread t) throws InterruptedException{
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "------判斷所取錢數是否大於餘額------");
　　　　　　t.sleep(1000); 
　　　　　　System.out.println(t.getName() + "======做減法操作，取出現金======");
　　}
}

執行結果如下：

Thread-0------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-0======做減法操作，取出現金======
Thread-1------判斷所取錢數是否大於餘額------
Thread-1======做減法操作，取出現金======

注意：因為同步靜態方法中，同步監視器是這個類而不是這個類的對象。所以Thread1 類中相對於樣本2中同步代碼塊中修改的部分，不須要用static修飾，不是同一個對象也沒關係。因為這個類他本身就是共用的。

 

總結：如上幾種方式進行線程同步處理時，要注意你所使用的同步監視器對象，它必須是共用的。

 

註：還有使用同步鎖的方式實現線程同步，本篇文章不做討論。