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Java並發編程(7):使用synchronized獲取互斥鎖的幾點說明

防止 ron 互斥鎖 成員變量 線程 繼續 enter 交換 規範

在並發編程中,多線程同時並發訪問的資源叫做臨界資源,當多個線程同時訪問對象並要求操作相同資源時,分割了原子操作就有可能出現數據的不一致或數據不完整的情況,為避免這種情況的發生,我們會采取同步機制,以確保在某一時刻,方法內只允許有一個線程。

采用synchronized修飾符實現的同步機制叫做互斥鎖機制,它所獲得的鎖叫做互斥鎖。每個對象都有一個monitor(鎖標記),當線程擁有這個鎖標記時才能訪問這個資源,沒有鎖標記便進入鎖池。任何一個對象系統都會為其創建一個互斥鎖,這個鎖是為了分配給線程的,防止打斷原子操作。每個對象的鎖只能分配給一個線程,因此叫做互斥鎖。

這裏就使用同步機制獲取互斥鎖的情況,進行幾點說明:

1、如果同一個方法內同時有兩個或更多線程,則每個線程有自己的局部變量拷貝。

2、類的每個實例都有自己的對象級別鎖。當一個線程訪問實例對象中的synchronized同步代碼塊或同步方法時,該線程便獲取了該實例的對象級別鎖,其他線程這時如果要訪問synchronized同步代碼塊或同步方法,便需要阻塞等待,直到前面的線程從同步代碼塊或方法中退出,釋放掉了該對象級別鎖。

3、訪問同一個類的不同實例對象中的同步代碼塊,不存在阻塞等待獲取對象鎖的問題,因為它們獲取的是各自實例的對象級別鎖,相互之間沒有影響。

4、持有一個對象級別鎖不會阻止該線程被交換出來,也不會阻塞其他線程訪問同一示例對象中的非synchronized代碼。當一個線程A持有一個對象級別鎖(即進入了synchronized修飾的代碼塊或方法中)時,線程也有可能被交換出去,此時線程B有可能獲取執行該對象中代碼的時間,但它只能執行非同步代碼(沒有用synchronized修飾),當執行到同步代碼時,便會被阻塞,此時可能線程規劃器又讓A線程運行,A線程繼續持有對象級別鎖,當A線程退出同步代碼時(即釋放了對象級別鎖),如果B線程此時再運行,便會獲得該對象級別鎖,從而執行synchronized中的代碼。

5、持有對象級別鎖的線程會讓其他線程阻塞在所有的synchronized代碼外。例如,在一個類中有三個synchronized方法a,b,c,當線程A正在執行一個實例對象M中的方法a時,它便獲得了該對象級別鎖,那麽其他的線程在執行同一實例對象(即對象M)中的代碼時,便會在所有的synchronized方法處阻塞,即在方法a,b,c處都要被阻塞,等線程A釋放掉對象級別鎖時,其他的線程才可以去執行方法a,b或者c中的代碼,從而獲得該對象級別鎖。

6、使用synchronized(obj)同步語句塊,可以獲取指定對象上的對象級別鎖。obj為對象的引用,如果獲取了obj對象上的對象級別鎖,在並發訪問obj對象時時,便會在其synchronized代碼處阻塞等待,直到獲取到該obj對象的對象級別鎖。當obj為this時,便是獲取當前對象的對象級別鎖。

7、類級別鎖被特定類的所有示例共享,它用於控制對static成員變量以及static方法的並發訪問。具體用法與對象級別鎖相似。

8、互斥是實現同步的一種手段,臨界區、互斥量和信號量都是主要的互斥實現方式。synchronized關鍵字經過編譯後,會在同步塊的前後分別形成monitorenter和monitorexit這兩個字節碼指令。根據虛擬機規範的要求,在執行monitorenter指令時,首先要嘗試獲取對象的鎖,如果獲得了鎖,把鎖的計數器加1,相應地,在執行monitorexit指令時會將鎖計數器減1,當計數器為0時,鎖便被釋放了。由於synchronized同步塊對同一個線程是可重入的,因此一個線程可以多次獲得同一個對象的互斥鎖,同樣,要釋放相應次數的該互斥鎖,才能最終釋放掉該鎖。

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