Java多线程［3］：线程同步（互斥）

由于Java中的多线程写起来比较长，为了使博客读起来更加简洁，我决定将java多线程部分拆分开来写。本篇是第三篇，线程同步，也成为线程互斥。

什么是线程同步

当两个或多个线程需要访问共享资源时，它们需要以某种方式确保每次只有一个线程使用资源，实现这一目的的过程称为线程同步。Java为线程同步提供了很好的支持。

监视器的概念常用来解决线程同步问题。监视器是用做互斥锁的对象。在任何时刻，只有一个线程可以拥有监视器。当线程取得锁时，也就进入了监视器。其它所有企图进入加锁监视器的线程都会被挂起，直到第一个线程退出监视器。

在Java中，可以使用两种方法来实现线程之间的同步，这两种方法都会用到synchronized关键字。

1. 同步方法
2. 同步语句块

不使用线程同步导致的问题

首先我们先给出一个应该使用线程同步而没有使用的应用场景。
首先，我们定义一个工具类叫PrintUtil，用来实现打印输出的功能

public class PrintUtil {        public static void Print(String content) {        System.out.print("[" + content);        try {            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("]");    }}

然后定义一个类NewThread，实现Runnable接口，这个类在run方法中调用了PrintUtil.Print()方法。

public class NewThread implements Runnable {    Thread t;    String message;    public NewThread(String msg) {        this.message = msg;        t = new Thread(this, "my test thread");        t.start();    }    @Override    public void run() {        PrintUtil.Print(message);    }}

下面是main方法。

public class Program {    public static void main(String[] args) {        NewThread obj1= new NewThread("hello");        NewThread obj2= new NewThread("java");        NewThread obj3= new NewThread("servlet");        try {            obj1.t.join();            obj2.t.join();            obj3.t.join();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

在main方法中，实例化了三个NewThread对象，也就启动了三个线程，每个线程的run方法都调用了PrintUtil.Print() 方法。由于没有做线程同步的处理，输出的结果如下：

[hello[java[servlet]]]

很明显，这不是我们想要的结果

使用同步方法来实现线程同步

我们必须要限制每次只能由一个线程的run方法来调用Print()方法，并且当该方法执行完毕之后下一个线程才能调用。在Java中，想做到这个是非常容易的，只需要在PrintUtil.Print() 方法前面加上一个关键字synchronized就能轻松搞定。修改后的PrintUtil类的代码如下

public class PrintUtil {    synchronized public static void Print(String content) {        System.out.print("[" + content);        try {            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("]");    }}

其它的地方无需修改。重新运行程序，结果如下：

[hello][servlet][java]

输出的顺序可能会不一样，但左右括号都是完整的。

使用同步语句块来实现线程同步

虽然在类中创建synchronized方法是一种比较容易并且行之有效的实现线程同步的方法，但是，它并不能适用于所有场景。例如：假设PrintUtil类不是由你设计的，你也不能修改它，肿么办？同步语句块诞生了！
首先，我们将PrintUtil.Print() 方法前面的synchronized关键字去掉，然后假装我们没有权限修改这个类。然后，我们来修改NewThread的run方法，修改后的NewThread类的代码如下

public class NewThread implements Runnable {    Thread t;    String message;    //这个对象其实没有卵用，只是为了对它进行加锁，因为这个对象对于多个线程来说是同一个引用    static Object obj = new Object();    public NewThread(String msg) {        this.message = msg;        t = new Thread(this, "my test thread");        t.start();    }    @Override    public void run() {             synchronized (obj) {            PrintUtil.Print(message);        }    }}

重新运行代码，输出的结果是

[hello][servlet][java]

下面说一下synchronized关键字后面的括号中的对象。这个对象对于多个线程来说，必须是同一个引用，通常情况下是类外部的一个对象。如果在类内部的话，必须声明为静态的。总之，它不能属于当前线程对象，要么属于外部，要么属于当前类（静态）。