Java多线程 线程同步与死锁

 Java多线程 线程同步与死锁

1.线程同步

多线程引发的安全问题

一个非常经典的案例，银行取钱的问题。假如你有一张银行卡，里面有5000块钱，然后你去银行取款2000块钱。正在你取钱的时候，取款机正要从你的5000余额中减去2000的时候，你的老婆正巧也在用银行卡对应的存折取钱，由于取款机还没有把你的2000块钱扣除，银行查到存折里的余额还剩5000块钱，准备减去2000。这时，有趣的事情发生了，你和你的老婆从同一个账户共取走了4000元，但是账户最后还剩下3000元。

使用代码模拟下取款过程：

public class ThreadTest {

  public static void main(String[] args) {
    // 创建一个账户，里面有存款5000元
    Account account = new Account(5000);
    // 模拟取钱过程
    GetMoney getMoney = new GetMoney(account);
    new Thread(getMoney, "你").start();
    new Thread(getMoney, "你老婆").start();
  }
}

class GetMoney implements Runnable {

  private Account account;

  public GetMoney(Account account) {
    super();
    this.account = account;
  }

  @Override
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "账户现在有"
        + account.getMoney() + "元");
    // 使效果更明显，休眠10ms
    try {
      Thread.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    int money = account.getMoney() - 2000;
    account.setMoney(money);
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取了2000元，账户现在有"
        + account.getMoney() + "元");
  }

}

class Account {
  private int money;

  public Account(int money) {
    super();
    this.money = money;
  }

  public int getMoney() {
    return money;
  }

  public void setMoney(int money) {
    this.money = money;
  }
}

看下打印信息：

你账户现在有5000元
你老婆账户现在有5000元
你取了2000元，账户现在有3000元
你老婆取了2000元，账户现在有3000元

同步锁

从上面的案例可以看出，当多个线程同时访问同一个数据时，很容易出现问题。为了避免这种情况出现，我们要保证线程同步互斥，就是指并发执行的多个线程，在同一时间内只允许一个线程访问共享数据。
Java中可以使用synchronized关键字来取得一个对象的同步锁。

// Object可以为任何对象，表示当前线程取得该对象的锁。
synchronized (Object) {
}

修改一下上面的案例，在run方法中加入同步锁：

@Override
public void run() {
  synchronized (this) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "账户现在有"
        + account.getMoney() + "元");
    // 使效果更明显，休眠10ms
    try {
      Thread.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    int money = account.getMoney() - 2000;
    account.setMoney(money);
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
        + "取了2000元，账户现在有" + account.getMoney() + "元");
  }
}

看下打印信息：

你账户现在有5000元
你取了2000元，账户现在有3000元
你老婆账户现在有3000元
你老婆取了2000元，账户现在有1000元

当你取钱的时候，取款机锁定了你的账户，不允许其他人对账户进行操作，当你取完钱后，取款机释放了你的账户，你的老婆才可以取钱。

2.死锁

同步锁虽好，但也要科学使用，不然就会发生死锁，何为死锁，就是多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。

举个栗子，两个人面对面过独木桥，甲和乙都已经在桥上走了一段距离，即占用了桥的资源，甲如果想通过独木桥的话，乙必须退出桥面让出桥的资源，让甲通过，但是乙不服，为什么让我先退出去，我还想先过去呢，于是就僵持不下，导致谁也过不了桥，这就是死锁。

下面用一段简单的代码来模拟死锁：

public class DeadlockTest {

  public static void main(String[] args) {
    String str1 = new String("资源1");
    String str2 = new String("资源2");

    new Thread(new Lock(str1, str2), "线程1").start();
    new Thread(new Lock(str2, str1), "线程2").start();
  }
}

class Lock implements Runnable {

  private String str1;
  private String str2;

  public Lock(String str1, String str2) {
    super();
    this.str1 = str1;
    this.str2 = str2;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行");
      synchronized (str1) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "锁住"
            + str1);
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (str2) {
          // 执行不到这里
          System.out.println(Thread.currentThread().getName()
              + "锁住" + str2);
        }
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

看下打印信息：

线程1运行
线程2运行
线程1锁住资源1
线程2锁住资源2

第一个线程锁住了资源1（甲占有桥的一部分资源），第二个线程锁住了资源2（乙占有桥的一部分资源），线程1企图锁住资源2（甲让乙退出桥面，乙不从），进入阻塞，线程2企图锁住资源1（乙让甲退出桥面，甲不从），进入阻塞，死锁了。

死锁的产生是有规律可循的，只有同时满足以下四个条件，死锁才会产生。

1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。独木桥每次只能通过一个人。

2.请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。乙不退出桥面，甲也不退出桥面。

3.不剥夺条件: 进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。甲不能强制乙退出桥面，乙也不能强制甲退出桥面。

4.循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。如果乙不退出桥面，甲不能通过，甲不退出桥面，乙不能通过。

知道了死锁产生的必要条件，在开发中就很容易避免死锁问题了。

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