Java - 多线程与反射2
多线程2
线程锁和线程同步
多线程下java内存管理
线程之间的共享变量（比如之前悬念中的value变量）存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的工作内存（本地内存），工作内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。
类似于我们在计算机组成原理中学习的多核心处理器高速缓存机制：
高速缓存通过保存内存中数据的副本来提供更加快速的数据访问，但是如果多个处理器的运算任务都涉及同一块内存区域，就可能导致各自的高速缓存数据不一致，在写回主内存时就会发生冲突，这就是引入高速缓存引发的新问题，称之为：缓存一致性。
实际上，Java的内存模型也是这样类似设计的，当我们同时去操作一个共享变量时，如果仅仅是读取还好，但是如果同时写入内容，就会出现问题！
好比说一个银行，如果我和我的朋友同时在银行取我账户里面的钱，难道取1000还可能吐2000出来吗？我们需要一种更加安全的机制来维持秩序，保证数据的安全性！
比如我们可以来看看下面这个问题：
private static int value = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) value++;
System.out.println("线程1完成");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) value++;
System.out.println("线程2完成");
});
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000); //主线程停止1秒，保证两个线程执行完成
System.out.println(value);
}
实际上，当两个线程同时读取value的时候，可能会同时拿到同样的值，而进行自增操作之后，也是同样的值，再写回主内存后，本来应该进行2次自增操作，实际上只执行了一次！
线程锁 synchronized
为了避免上面的这个现象，引入 线程锁 的概念
synchronized(对象 | 类){
代码块
}
synchronized需要在括号中填入一个内容，必须是一个对象或是一个类，因此有对象锁和类锁区别（传入的如果是对象，就是对象锁，不同的对象代表不同的对象锁，如果是类，就是类锁，类锁只有一个，实际上类锁也是对象锁，是Class类实例，但是Class类实例同样的类无论怎么获取都是同一个），但是注意两个线程必须使用同一把锁！
当一个线程进入到同步代码块时，会获取到当前的锁，而这时如果其他使用同样的锁的同步代码块也想执行内容，就必须等待当前同步代码块的内容执行完毕，在执行完毕后会自动释放这把锁，而其他的线程才能拿到这把锁并开始执行同步代码块里面的内容（实际上synchronized是一种悲观锁，随时都认为有其他线程在对数据进行修改，后面在JUC中我们还会讲到乐观锁，如CAS算法）
private static int value = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
synchronized (Main.class){
//使用synchronized关键字创建同步代码块
value++;
}
}
System.out.println("线程1完成");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
synchronized (Main.class){
value++;
}
}
System.out.println("线程2完成");
});
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000); //主线程停止1秒，保证两个线程执行完成
System.out.println(value);
}
当对象不同时，获取到的是不同的锁，因此并不能保证自增操作的原子性，最后也得不到我们想要的结果。
synchronized关键字也可以作用于方法上，调用此方法时也会获取锁：
private static int value = 0;
private static synchronized void add(){
value++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) add();
System.out.println("线程1完成");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10000; i++) add();
System.out.println("线程2完成");
});
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000); //主线程停止1秒，保证两个线程执行完成
System.out.println(value);
}
我们发现实际上效果是相同的，只不过这个锁不用你去给，
如果是静态方法，就是使用的类锁，
public class Main {
private static int i = 0;
private static synchronized void add(){
i++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
add();
}).start();
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
add();
}).start();
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
synchronized (Main.class){
// Main.class 就保证三个线程的锁是一致的 类锁
i++;
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(i);
}
}
而如果是普通成员方法，就是使用的对象锁。
public class Main {
private static int i = 0;
private synchronized void add(){
i++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Main main = new Main();
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
main.add();
}).start();
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
main.add();
}).start();
new Thread(()->{
for(int j = 0;j < 100000;j++)
synchronized (main){
// 使用 main 才正确
i++;
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(i);
}
}
通过灵活的使用synchronized就能很好地解决我们之前提到的问题了。
死锁
死锁是指两个线程相互持有对方需要的锁，但是又迟迟不释放，导致程序卡住：
我们发现，线程A和线程B都需要对方的锁，但是又被对方牢牢把握，由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。我们来看看以下这段代码会得到什么结果：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();
Thread t1 = new Thread(() -> {
synchronized (o1){
try {
Thread.sleep(1000);
synchronized (o2){
System.out.println("线程1");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
synchronized (o2){
try {
Thread.sleep(1000);
synchronized (o1){
System.out.println("线程2");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t1.start();
t2.start();
}
所以，我们在编写程序时，一定要注意，不要出现这种死锁的情况。那么我们如何去检测死锁呢？
我们可以利用jstack命令来检测死锁，首先利用jps找到我们的java进程号，然后 jstack pid 即可
jstack自动帮助我们找到了一个死锁，并打印出了相关线程的栈追踪信息，同样的，使用jconsole也可以进行监测。
因此，前面说不推荐使用 suspend() 去挂起线程的原因，是因为suspend()在使线程暂停的同时，并不会去释放任何锁资源。其他线程都无法访问被它占用的锁。直到对应的线程执行resume()方法后，被挂起的线程才能继续，从而其它被阻塞在这个锁的线程才可以继续执行。但是，如果resume()操作出现在suspend()之前执行，那么线程将一直处于挂起状态，同时一直占用锁，这就产生了死锁。