Java多線程 線程同步與死鎖

1.線程同步

多線程引發的安全問題

一個非常經典的案例，銀行取錢的問題。假如你有一張銀行卡，裏面有5000塊錢，然後你去銀行取款2000塊錢。正在你取錢的時候，取款機正要從你的5000餘額中減去2000的時候，你的老婆正巧也在用銀行卡對應的存摺取錢，由於取款機還沒有把你的2000塊錢扣除，銀行查到存摺裏的餘額還剩5000塊錢，準備減去2000。這時，有趣的事情發生了，你和你的老婆從同一個賬戶共取走了4000元，但是賬戶最後還剩下3000元。

使用代碼模擬下取款過程：

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 創建一個賬戶，裏面有存款5000元
        Account account = new Account(5000);
        // 模擬取錢過程
        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() + "賬戶現在有"
                + account.getMoney() + "元");
        // 使效果更明顯，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，賬戶現在有"
                + 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：

你賬戶現在有5000元
你老婆賬戶現在有5000元
你取了2000元，賬戶現在有3000元
你老婆取了2000元，賬戶現在有3000元

同步鎖

從上面的案例可以看出，當多個線程同時訪問同一個數據時，很容易出現問題。爲了避免這種情況出現，我們要保證線程同步互斥，就是指併發執行的多個線程，在同一時間內只允許一個線程訪問共享數據。
Java中可以使用synchronized關鍵字來取得一個對象的同步鎖。

// Object可以爲任何對象，表示當前線程取得該對象的鎖。
synchronized (Object) {
}

修改一下上面的案例，在run方法中加入同步鎖：

@Override
public void run() {
    synchronized (this) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賬戶現在有"
                + account.getMoney() + "元");
        // 使效果更明顯，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，賬戶現在有" + account.getMoney() + "元");
    }
}

看下打印信息：

你賬戶現在有5000元
你取了2000元，賬戶現在有3000元
你老婆賬戶現在有3000元
你老婆取了2000元，賬戶現在有1000元

當你取錢的時候，取款機鎖定了你的賬戶，不允許其他人對賬戶進行操作，當你取完錢後，取款機釋放了你的賬戶，你的老婆纔可以取錢。

2.死鎖

同步鎖雖好，但也要科學使用，不然就會發生死鎖，何爲死鎖，就是多個線程同時被阻塞，它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。
舉個栗子，兩個人面對面過獨木橋，甲和乙都已經在橋上走了一段距離，即佔用了橋的資源，甲如果想通過獨木橋的話，乙必須退出橋面讓出橋的資源，讓甲通過，但是乙不服，爲什麼讓我先退出去，我還想先過去呢，於是就僵持不下，導致誰也過不了橋，這就是死鎖。

下面用一段簡單的代碼來模擬死鎖：

public class DeadlockTest {

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

        new Thread(new Lock(str1, str2), "線程1").start();
        new Thread(new Lock(str2, str1), "線程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() + "運行");
            synchronized (str1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "鎖住"
                        + str1);
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (str2) {
                    // 執行不到這裏
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "鎖住" + str2);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

看下打印信息：

線程1運行
線程2運行
線程1鎖住資源1
線程2鎖住資源2

第一個線程鎖住了資源1（甲佔有橋的一部分資源），第二個線程鎖住了資源2（乙佔有橋的一部分資源），線程1企圖鎖住資源2（甲讓乙退出橋面，乙不從），進入阻塞，線程2企圖鎖住資源1（乙讓甲退出橋面，甲不從），進入阻塞，死鎖了。

死鎖的產生是有規律可循的，只有同時滿足以下四個條件，死鎖纔會產生。

• 1.互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。獨木橋每次只能通過一個人。

• 2.請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。乙不退出橋面，甲也不退出橋面。

• 3.不剝奪條件: 進程已獲得的資源，在未使用完之前，不能強行剝奪。甲不能強制乙退出橋面，乙也不能強制甲退出橋面。

• 4.循環等待條件：若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係。如果乙不退出橋面，甲不能通過，甲不退出橋面，乙不能通過。

知道了死鎖產生的必要條件，在開發中就很容易避免死鎖問題了。

3.寫在最後

歡迎同學們吐槽評論，如果你覺得本篇博客對你有用，那麼就留個言或者頂一下吧(＾－＾)