java线程、进程和Synchronized的概念

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一、进程与线程的概念

（1）在传统的操作系统中，程序并不能独立运行，作为资源分配和独立运行的基本单位都是进程。

（2）下图是来自知乎用户的解释：

java线程、进程和Synchronized的概念

通过上述的大致了解，基本知道线程和进程是干什么的了，那么我们下边给进程和线程总结一下概念：

（3）进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

（4）线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。线程是程序中一个单一的顺序控制流程。进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

（5）进程和线程的关系：

java线程、进程和Synchronized的概念

二、Java实现多线程方式

（1）继承Thread，重写run（）方法

public class MyThread extends Thread {

  @Override
  public void run() {
    while (true) {
      System.out.println(this.currentThread().getName());
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyThread thread = new MyThread();
    thread.start(); //线程启动的正确方式
  }
}

输出结果：

Thread-0
Thread-0
Thread-0
...

另外，要明白启动线程的是start（）方法而不是run（）方法，如果用run（）方法，那么他就是一个普通的方法执行了。

（2）实现Runable接口

public class MyRunnable implements Runnable {

  @Override
  public void run() {
    System.out.println("123");
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
    Thread thread = new Thread(myRunnable, "t1");
    thread.start();
  }
}

三、线程安全

线程安全概念：当多个线程访问某一个类（对象或方法）时，这个类始终能表现出正确的行为，那么这个类（对象或方法）就是线程安全的。

线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。这里的加锁机制常见的如：synchronized

四、synchronized修饰符

（1）synchronized：可以在任意对象及方法上加锁，而加锁的这段代码称为“互斥区”或“临界区”。

（2）**不使用**synchronized实例（代码A）：

public class MyThread extends Thread {
	private int count = 5;
	@Override
	  public void run() {
		count--;
		System.out.println(this.currentThread().getName() + " count:" + count);
	}
	public static void main(String[] args) {
		MyThread myThread = new MyThread();
		Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");
		Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");
		Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");
		Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");
		Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
		thread4.start();
		thread5.start();
	}
}

输出的一种结果如下：

thread3 count:2
thread4 count:1
thread1 count:2
thread2 count:3
thread5 count:0

可以看到，上述的结果是不正确的，这是因为，多个线程同时操作run（）方法，对count进行修改，进而造成错误。

（3）**使用**synchronized实例（代码B）：

public class MyThread extends Thread {

  private int count = 5;

  @Override
  public synchronized void run() {
    count--;
    System.out.println(this.currentThread().getName() + " count:" + count);
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyThread myThread = new MyThread();
    Thread thread1 = new Thread(myThread, "thread1");
    Thread thread2 = new Thread(myThread, "thread2");
    Thread thread3 = new Thread(myThread, "thread3");
    Thread thread4 = new Thread(myThread, "thread4");
    Thread thread5 = new Thread(myThread, "thread5");
    thread1.start();
    thread2.start();
    thread3.start();
    thread4.start();
    thread5.start();
  }
}

输出结果：

thread1 count:4
thread2 count:3
thread3 count:2
thread5 count:1
thread4 count:0

可以看出代码A和代码B的区别就是在run（）方法上加上了synchronized修饰。

说明如下：

当多个线程访问MyThread 的run方法的时候，如果使用了synchronized修饰，那个多线程就会以排队的方式进行处理（这里排队是按照CPU分配的先后顺序而定的），一个线程想要执行synchronized修饰的方法里的代码，首先是尝试获得锁，如果拿到锁，执行synchronized代码体的内容，如果拿不到锁的话，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止，而且多个线程同时去竞争这把锁，也就是会出现锁竞争的问题。

五、一个对象有一把锁！多个线程多个锁！

何为，一个对象一把锁，多个线程多个锁！首先看一下下边的实例代码（代码C）：

public class MultiThread {

  private int num = 200;

  public synchronized void printNum(String threadName, String tag) {
    if (tag.equals("a")) {
      num = num - 100;
      System.out.println(threadName + " tag a,set num over!");
    } else {
      num = num - 200;
      System.out.println(threadName + " tag b,set num over!");
    }
    System.out.println(threadName + " tag " + tag + ", num = " + num);
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();
    final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();

    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        multiThread1.printNum("thread1", "a");
      }
    }).start();

    Thread.sleep(5000);
    System.out.println("等待5秒，确保thread1已经执行完毕！");

    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        multiThread2.printNum("thread2", "b");
      }
    }).start();
  }
}

输出结果：

thread1 tag a,set num over!
thread1 tag a, num = 100
等待5秒，确保thread1已经执行完毕！
thread2 tag b,set num over!
thread2 tag b, num = 0

可以看出，有两个对象：multiThread1和multiThread2，如果多个对象使用同一把锁的话，那么上述执行的结果就应该是：thread2 tag b, num = -100，因此，是每一个对象拥有该对象的锁的。

关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码或方法当做锁，所以上述实例代码C中哪个线程先执行synchronized 关键字的方法，那个线程就持有该方法所属对象的锁，两个对象，线程获得的就是两个不同对象的不同的锁，他们互补影响的。

那么，我们在正常的场景的时候，肯定是有一种情况的就是，所有的对象会对一个变量count进行操作，那么如何实现哪？很简单就是加static，我们知道，用static修改的方法或者变量，在该类的所有对象是具有相同的引用的，这样的话，无论实例化多少对象，调用的都是一个方法，代码如下（代码D）：

public class MultiThread {

  private static int num = 200;

  public static synchronized void printNum(String threadName, String tag) {
    if (tag.equals("a")) {
      num = num - 100;
      System.out.println(threadName + " tag a,set num over!");
    } else {
      num = num - 200;
      System.out.println(threadName + " tag b,set num over!");
    }
    System.out.println(threadName + " tag " + tag + ", num = " + num);
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final MultiThread multiThread1 = new MultiThread();
    final MultiThread multiThread2 = new MultiThread();

    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        multiThread1.printNum("thread1", "a");
      }
    }).start();

    Thread.sleep(5000);
    System.out.println("等待5秒，确保thread1已经执行完毕！");

    new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        multiThread2.printNum("thread2", "b");
      }
    }).start();
  }
}

输出结果：

thread1 tag a,set num over!
thread1 tag a, num = 100
等待5秒，确保thread1已经执行完毕！
thread2 tag b,set num over!
thread2 tag b, num = -100

可以看出，对变量和方法都加上了static修饰，就可以实现我们所需要的场景，同时也说明了，对于非静态static修饰的方法或变量，是一个对象一把锁的。

六、对象锁的同步和异步

（1）同步：synchronized

同步的概念就是共享，我们要知道“共享”这两个字，如果不是共享的资源，就没有必要进行同步，也就是没有必要进行加锁；

同步的目的就是为了线程的安全，其实对于线程的安全，需要满足两个最基本的特性：原子性和可见性;

（2）异步：asynchronized

异步的概念就是独立，相互之间不受到任何制约，两者之间没有任何关系。

（3）示例代码：

public class MyObject {

  public void method() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
  }

  public static void main(String[] args) {
    final MyObject myObject = new MyObject();

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        myObject.method();
      }
    }, "t1");

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
      public void run() {
        myObject.method();
      }
    }, "t2");

    t1.start();
    t2.start();
  }
}

上述代码中method（）就是异步的方法。

到此，关于“java线程、进程和Synchronized的概念”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注创新互联网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！

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