java线程可重入代码 java线程可重入代码吗

java如何实现线程安全，synchronized和lock的区别，可重入锁

一、synchronized和lock的用法区别

synchronized：在需要同步的对象中加入此控制，synchronized在方法上，也在特定代码块中，括号中表示需要锁的对象。

lock：需要显示指定起始位置和终止位置。一般使用ReentrantLock类做为锁，多个线程中必须要使用一个ReentrantLock类做为对象才能保证锁的生效。且在加锁和解锁处需要通过lock()和unlock()显示指出。所以一般会在finally块中写unlock()以防死锁。

二、synchronized和lock用途区别

synchronized原语和ReentrantLock在一般情况下没有什么区别，但是在非常复杂的同步应用中，请考虑使用ReentrantLock，特别是遇到下面2种需求的时候。

某个线程在等待一个锁的控制权的这段时间需要中断

2.需要分开处理一些wait-notify，ReentrantLock里面的Condition应用，能够控制notify哪个线程

3.具有公平锁功能，每个到来的线程都将排队等候

相关问答

Q1: 如何创建线程？如何保证线程安全？

线程安全等级

之前的博客中已有所提及“线程安全”问题，一般我们常说某某类是线程安全的，某某是非线程安全的。其实线程安全并不是一个“非黑即白”单项选择题。按照“线程安全”的安全程度由强到弱来排序，我们可以将java语言中各种操作共享的数据分为以下5类：不可变、绝对线程安全、相对线程安全、线程兼容和线程对立。

1、不可变

在java语言中，不可变的对象一定是线程安全的，无论是对象的方法实现还是方法的调用者，都不需要再采取任何的线程安全保障措施。如final关键字修饰的数据不可修改，可靠性最高。

2、绝对线程安全

绝对的线程安全完全满足Brian GoetZ给出的线程安全的定义，这个定义其实是很严格的，一个类要达到“不管运行时环境如何，调用者都不需要任何额外的同步措施”通常需要付出很大的代价。

3、相对线程安全

相对线程安全就是我们通常意义上所讲的一个类是“线程安全”的。

它需要保证对这个对象单独的操作是线程安全的，我们在调用的时候不需要做额外的保障措施，但是对于一些特定顺序的连续调用，就可能需要在调用端使用额外的同步手段来保证调用的正确性。

在java语言中，大部分的线程安全类都属于相对线程安全的，例如Vector、HashTable、Collections的synchronizedCollection（）方法保证的集合。

4、线程兼容

线程兼容就是我们通常意义上所讲的一个类不是线程安全的。

线程兼容是指对象本身并不是线程安全的，但是可以通过在调用端正确地使用同步手段来保证对象在并发环境下可以安全地使用。Java API中大部分的类都是属于线程兼容的。如与前面的Vector和HashTable相对应的集合类ArrayList和HashMap等。

5、线程对立

线程对立是指无论调用端是否采取java线程可重入代码了同步错误，都无法在多线程环境中并发使用的代码。由于java语言天生就具有多线程特性，线程对立这种排斥多线程的代码是很少出现的。

一个线程对立的例子是Thread类的supend()和resume()方法。如果有两个线程同时持有一个线程对象，一个尝试去中断线程，另一个尝试去恢复线程，如果并发进行的话，无论调用时是否进行了同步，目标线程都有死锁风险。正因此如此，这两个方法已经被废弃啦。

二、线程安全的实现方法

保证线程安全以是否需要同步手段分类，分为同步方案和无需同步方案。

1、互斥同步

互斥同步是最常见的一种并发正确性保障手段。同步是指在多线程并发访问共享数据时，保证共享数据在同一时刻只被一个线程使用（同一时刻，只有一个线程在操作共享数据）。而互斥是实现同步的一种手段，临界区、互斥量和信号量都是主要的互斥实现方式。因此，在这4个字里面，互斥是因，同步是果；互斥是方法，同步是目的。

在java中，最基本的互斥同步手段就是synchronized关键字，synchronized关键字编译之后，会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这两个字节码质量，这两个字节码指令都需要一个reference类型的参数来指明要锁定和解锁的对象。

此外，ReentrantLock也是通过互斥来实现同步。在基本用法上，ReentrantLock与synchronized很相似，java线程可重入代码他们都具备一样的线程重入特性。

互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题，因此这种同步也成为阻塞同步。从处理问题的方式上说，互斥同步属于一种悲观的并发策略，总是认为只要不去做正确地同步措施（例如加锁），那就肯定会出现问题，无论共享数据是否真的会出现竞争，它都要进行加锁。

2、非阻塞同步

随着硬件指令集的发展，出现了基于冲突检测的乐观并发策略，通俗地说，就是先进行操作，如果没有其他线程争用共享数据，那操作就成功了；如果共享数据有争用，产生了冲突，那就再采用其他的补偿措施。（最常见的补偿错误就是不断地重试，直到成功为止），这种乐观的并发策略的许多实现都不需要把线程挂起，因此这种同步操作称为非阻塞同步。

非阻塞的实现CAS（compareandswap）：CAS指令需要有3个操作数，分别是内存地址（在java中理解为变量的内存地址，用V表示）、旧的预期值（用A表示）和新值（用B表示）。CAS指令执行时，CAS指令指令时，当且仅当V处的值符合旧预期值A时，处理器用B更新V处的值，否则它就不执行更新，但是无论是否更新了V处的值，都会返回V的旧值，上述的处理过程是一个原子操作。

CAS缺点：

ABA问题：因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，但是一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化，但是实际上却变化了。

ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A-B-A就变成了1A-2B-3C。JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

3、无需同步方案

要保证线程安全，并不是一定就要进行同步，两者没有因果关系。同步只是保证共享数据争用时的正确性的手段，如果一个方法本来就不涉及共享数据，那它自然就无需任何同步操作去保证正确性，因此会有一些代码天生就是线程安全的。

1）可重入代码

可重入代码（ReentrantCode）也称为纯代码（Pure Code），可以在代码执行的任何时刻中断它，转而去执行另外一段代码，而在控制权返回后，原来的程序不会出现任何错误。所有的可重入代码都是线程安全的，但是并非所有的线程安全的代码都是可重入的。

可重入代码的特点是不依赖存储在堆上的数据和公用的系统资源、用到的状态量都是由参数中传入、不调用 非可重入的方法等。

（类比：synchronized拥有锁重入的功能，也就是在使用synchronized时，当一个线程得到一个对象锁后，再次请求此对象锁时时可以再次得到该对象的锁）

2）线程本地存储

如果一段代码中所需的数据必须与其他代码共享，那就看看这些共享数据的代码是否能保证在同一个线程中执行java线程可重入代码？如果能保证，我们就可以把共享数据的可见范围限制在同一个线程之内。这样无需同步也能保证线程之间不出现数据的争用问题。

符合这种特点的应用并不少见，大部分使用消费队列的架构模式（如“生产者-消费者”模式）都会将产品的消费过程尽量在一个线程中消费完。其中最重要的一个应用实例就是经典的Web交互模型中的“一个请求对应一个服务器线程（Thread-per-Request）”的处理方式，这种处理方式的广泛应用使得很多Web服务器应用都可以使用线程本地存储来解决线程安全问题。

Q2: java多线程有几种实现方法？线程之间如何同步

一、为什么要线程同步

因为当我们有多个线程要同时访问一个变量或对象时，如果这些线程中既有读又有写操作时，就会导致变量值或对象的状态出现混乱，从而导致程序异常。举个例子，如果一个银行账户同时被两个线程操作，一个取100块，一个存钱100块。假设账户原本有0块，如果取钱线程和存钱线程同时发生，会出现什么结果呢java线程可重入代码？取钱不成功，账户余额是100.取钱成功了，账户余额是0.那到底是哪个呢？很难说清楚。因此多线程同步就是要解决这个问题。

二、不同步时的代码

Bank.Java

package threadTest;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private int count =0;//账户余额

//存钱

public  void addMoney(int money){

count +=money;

System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进java线程可重入代码："+money);

}

//取钱

public  void subMoney(int money){

if(count-money  0){

System.out.println("余额不足");

return;

}

count -=money;

System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出java线程可重入代码："+money);

}

//查询

public void lookMoney(){

System.out.println("账户余额："+count);

}

}

SyncThreadTest.java

package threadTest;

public class SyncThreadTest {

public static void main(String args[]){

final Bank bank=new Bank();

Thread tadd=new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

// TODO Auto-generated method stub

while(true){

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

bank.addMoney(100);

bank.lookMoney();

System.out.println("\n");

}

}

});

Thread tsub = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

// TODO Auto-generated method stub

while(true){

bank.subMoney(100);

bank.lookMoney();

System.out.println("\n");

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

});

tsub.start();

tadd.start();

}

}

余额不足

账户余额：0

余额不足

账户余额：100

1441790503354存进：100

账户余额：100

1441790504354存进：100

账户余额：100

1441790504354取出：100

账户余额：100

1441790505355存进：100

账户余额：100

1441790505355取出：100

账户余额：100

三、使用同步时的代码

（1）同步方法：

即有synchronized关键字修饰的方法。 由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

修改后的Bank.java

package threadTest;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private int count =0;//账户余额

//存钱

public  synchronized void addMoney(int money){

count +=money;

System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);

}

//取钱

public  synchronized void subMoney(int money){

if(count-money  0){

System.out.println("余额不足");

return;

}

count -=money;

System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money);

}

//查询

public void lookMoney(){

System.out.println("账户余额："+count);

}

}

再看看运行结果：

余额不足

账户余额：0

余额不足

账户余额：0

1441790837380存进：100

账户余额：100

1441790838380取出：100

账户余额：0

1441790838380存进：100

账户余额：100

1441790839381取出：100

账户余额：0

瞬间感觉可以理解了吧。

注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类

（2）同步代码块

即有synchronized关键字修饰的语句块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步

Bank.java代码如下：

package threadTest;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private int count =0;//账户余额

//存钱

public   void addMoney(int money){

synchronized (this) {

count +=money;

}

System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money);

}

//取钱

public   void subMoney(int money){

synchronized (this) {

if(count-money  0){

System.out.println("余额不足");

return;

}

count -=money;

}

System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money);

}

//查询

public void lookMoney(){

System.out.println("账户余额："+count);

}

}

运行结果如下：

余额不足  

账户余额：0  

  

  

1441791806699存进：100  

账户余额：100  

  

  

1441791806700取出：100  

账户余额：0  

  

  

1441791807699存进：100  

账户余额：100

效果和方法一差不多。

注：同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。

（3）使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制

b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新

c.因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值

d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量

Bank.java代码如下：

package threadTest;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private volatile int count = 0;// 账户余额

// 存钱

public void addMoney(int money) {

count += money;

System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);

}

// 取钱

public void subMoney(int money) {

if (count - money  0) {

System.out.println("余额不足");

return;

}

count -= money;

System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);

}

// 查询

public void lookMoney() {

System.out.println("账户余额：" + count);

}

}

运行效果怎样呢？

余额不足

账户余额：0

余额不足

账户余额：100

1441792010959存进：100

账户余额：100

1441792011960取出：100

账户余额：0

1441792011961存进：100

账户余额：100

是不是又看不懂了，又乱了。这是为什么呢？就是因为volatile不能保证原子操作导致的，因此volatile不能代替synchronized。此外volatile会组织编译器对代码优化，因此能不使用它就不适用它吧。它的原理是每次要线程要访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是存缓存当中读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

（4）使用重入锁实现线程同步

在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁， 它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。

ReenreantLock类的常用方法有：

ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例

lock() : 获得锁

unlock() : 释放锁

注：ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用 

Bank.java代码修改如下：

package threadTest;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private  int count = 0;// 账户余额

//需要声明这个锁

    private Lock lock = new ReentrantLock();

// 存钱

public void addMoney(int money) {

lock.lock();//上锁

try{

count += money;

System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);

}finally{

lock.unlock();//解锁

}

}

// 取钱

public void subMoney(int money) {

lock.lock();

try{

if (count - money  0) {

System.out.println("余额不足");

return;

}

count -= money;

System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);

}finally{

lock.unlock();

}

}

// 查询

public void lookMoney() {

System.out.println("账户余额：" + count);

}

}

运行效果怎么样呢？

余额不足

账户余额：0

余额不足

账户余额：0

1441792891934存进：100

账户余额：100

1441792892935存进：100

账户余额：200

1441792892954取出：100

账户余额：100

效果和前两种方法差不多。

如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码 。如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁 

（5）使用局部变量实现线程同步

Bank.java代码如下：

package threadTest;

/**

 * @author ww

 *

 */

public class Bank {

private static ThreadLocalInteger count = new ThreadLocalInteger(){

@Override

protected Integer initialValue() {

// TODO Auto-generated method stub

return 0;

}

};

// 存钱

public void addMoney(int money) {

count.set(count.get()+money);

System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money);

}

// 取钱

public void subMoney(int money) {

if (count.get() - money  0) {

System.out.println("余额不足");

return;

}

count.set(count.get()- money);

System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money);

}

// 查询

public void lookMoney() {

System.out.println("账户余额：" + count.get());

}

}

运行效果：

余额不足

账户余额：0

余额不足

账户余额：0

1441794247939存进：100

账户余额：100

余额不足

1441794248940存进：100

账户余额：0

账户余额：200

余额不足

账户余额：0

1441794249941存进：100

账户余额：300

看了运行效果，一开始一头雾水，怎么只让存，不让取啊？看看ThreadLocal的原理：

如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。现在明白了吧，原来每个线程运行的都是一个副本，也就是说存钱和取钱是两个账户，知识名字相同而已。所以就会发生上面的效果。

ThreadLocal与同步机制 

a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题

b.前者采用以"空间换时间"的方法，后者采用以"时间换空间"的方式

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