Java中多執行緒同步怎麼理解

一、線程的先來後到

我們來舉一個Dirty的例子：某餐廳的浴室很小，幾乎只能容納一個人如廁。為了確保不受干擾，如廁的人進入衛生間，就要鎖上房門。我們可以把浴室想像成是共享的資源，而眾多需要如廁的人可以被視為多個線程。假如衛生間目前有人佔用，那麼其他人必須等待，直到這個人如廁完畢，打開房門走出來為止。這就好比多個執行緒共享一個資源的時候，是一定要分出先來後到的。

有人說：那如果我沒有這道門會怎麼樣呢？讓兩個線程互相競爭，誰搶先了，誰就可以先工作，這樣多好阿？但我們知道：如果廁所沒有門的話，如廁的人一起湧向廁所，那麼必然會發生爭執，正常的如廁步驟就會被打亂，很有可能會發生意想不到的結果，例如某些人可能只好被迫在不正確的地方施肥……

正是因為有這道門，任何一個單獨進入如廁的人都可以順利的完成他們的如廁過程，而不會被幹擾，甚至發生以外的結果。這就是說，如廁的時候要講究先來後到。

那麼在Java 多執行緒程式當中，當多個執行緒競爭同一個資源的時候，如何能夠保證他們不會產生「打架」的情況呢？有人說是用同步機制。沒錯，像上面這個例子，就是典型的同步案例，一旦***位開始如廁，則第二位必須等待***位元結束，才能開始他的如廁過程。一個線程，一旦進入某一過程，就必須等待正常的返回，並退出這個過程，下一個線程才能開始這個過程。

這裡，最關鍵的就是浴室的門。其實，衛生間的門擔任的是資源鎖的角色，只要如廁的人鎖上門，就相當於獲得了這個鎖，而當他打開鎖出來以後，就相當於釋放了這個鎖。

也就是說，多執行緒的執行緒同步機制其實是靠鎖的概念來控制的。那麼在Java程式當中，鎖是如何體現的呢？

讓我們從JVM的角度來看鎖定這個概念：

在Java程式執行時間環境中，JVM需要對兩類執行緒共享的資料進行協調：

1）保存在堆中的實例變數

2）保存在方法區中的類別變數

這兩類資料是被所有執行緒共享的。 （程式不需要協調保存在Java 堆疊當中的資料。因為這些資料是屬於擁有該堆疊的執行緒所私有的。）

在java虛擬機器中，每個物件和類別在邏輯上都是和一個監視器相關聯的。

對於物件來說，相關聯的監視器保護物件的實例變數。

對於類別來說，監視器保護類別的類別變數。 （如果一個物件沒有實例變量，或者一個類別沒有變量，相關聯的監視器就什麼也不監視。）

為了實現監視器的排他性監視能力，java虛擬機為每一個物件和類別都關聯一個鎖。代表任何時候只允許一個執行緒擁有的特權。執行緒存取實例變數或類別變數不需鎖。

但是如果執行緒取得了鎖，那麼在它釋放這個鎖之前，就沒有其他執行緒可以取得相同資料的鎖了。 （鎖住一個物件就是取得物件相關聯的監視器）

類別鎖實際上用物件鎖來實現。當虛擬機器裝載一個class檔案的時候，它就會建立一個java.lang.Class類別的實例。當鎖住一個物件的時候，實際上鎖住的是那個類別的Class物件。

一個執行緒可以多次對同一個物件上鎖。對於每一個對象，java虛擬機維護一個加鎖計數器，線程每獲得一次該對象，計數器就加1，每釋放一次，計數器就減 1，當計數器值為0時，鎖就被完全釋放了。

java程式設計人員不需要自己動手加鎖，物件鎖是java虛擬機器內部使用的。

在java程式中，只需要使用synchronized區塊或synchronized方法就可以標誌一個監視區域。當每次進入一個監視區域時，java 虛擬機器都會自動鎖定物件或類別。

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