多线程学习-基础( 十)一个synchronized(){/*代码块*/}简单案例分析

一、提出疑惑

   上一篇文章中,分析了synchronized关键字的用法。但是好像遗漏了一种情况。

那就是:

synchronized(obj){/*同步块代码*/} 一般有以下几种情况:

(1)synchronized(this){/*同步块代码*/}:

  synchronized锁住的是this,而this是当前对象的,即当前代码所在类的正在被调用的实例化对象。这个用法在上一篇中已经做了说明,此处就不在阐述了。

(2)synchronized(otherInstence){/*同步块代码*/}:

  简单说明一下:

    otherInstence是其他类的实例化对象,这种情况被遗漏了。

  所以有疑惑:

   先假设一种情景,类A的实例化对象 a1 ,a2,a3, 类B的实例化对象b1,   A类中某一个方法中存在synchronized(b1){/**/},那么,当多个线程T1,T2,T3分别操作a1,a2,a3这个三个A类的对象,来调用B类的对象b1的时候,

T1,T2,T3三个线程的执行情况如何呢?线程在a1,a2,a3对象中的权限范围如何呢?

  接下来,通过几个案例来观察分析一下。

二、简单的案例

  根据上面的假设:

  “先假设一种情景,类A的实例化对象 a1 ,a2,a3, 类B的实例化对象b1,   A类中某一个方法中存在synchronized(b1){/**/},那么,当多个线程T1,T2,T3分别操作a1,a2,a3这个三个A类的对象,来调用B类的对象b1的时候,

T1,T2,T3三个线程的执行情况如何呢?线程在a1,a2,a3对象中的权限范围如何呢

 我改造了一下,引入了故事情景:

    有一个叫做库林的小和尚(Monk),他所居住的寺院中有一群专门管理整个寺院里小和尚的人(MonasteryManager),他们负者给寺院里的小和尚指派“打水”、“劈柴”,“做饭”,“扎马步”的任务,也有些喜欢给小和尚“讲故事”的等等,这群人中有三个喜欢指使小和尚库林(Monk)的人,分别是“善良A”,“凶恶B”和“武术C”。

  根据上面的情景,我定义了2各类:Monk和MonasteryManager,代码贴出如下:

  小和尚:Monk类

 1 package com.jason.synch;
 2 /**
 3  * 多线程学习:synchronized
 4  * @function      创建一个小和尚的类
 5  * @author 小风微凉
 6  * @time  2018-4-24 下午12:51:23
 7  */
 8 public class Monk {
 9     //小和尚的名字
10     private String selfName;
11     
12     public Monk(String selfName){
13         this.selfName=selfName;
14     }
15     public String getSelfName() {
16         return selfName;
17     }
18 }

   寺院管理者:MonasteryManager类  

 1 package com.jason.synch;
 2 /**
 3  * 多线程学习:synchronized
 4  * @function  创建一个寺院管理人的类    
 5  * @author 小风微凉
 6  * @time  2018-4-24 下午12:59:48
 7  */
 8 public class MonasteryManager {
 9     //寺院管理人的名称
10     private String managerName;
11     
12     public MonasteryManager(String managerName){
13         this.managerName=managerName;
14     }
15     /**
16      * 小和尚去打水
17      */
18     public void thrash(Monk monk,int i){
19         System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置任务****************");
20         //锁住小和尚:只有当前的管理者可以让这个小和尚去打水
21         synchronized(monk){
22             try {
23                 System.out.println("任务开始:(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去打水\",其他寺院管理者等待中。");
24                 Thread.sleep(10000);
25             } catch (InterruptedException e) {
26                 e.printStackTrace();
27             }
28             //小和尚打完水后,其他管理者可以命令这个和尚做其他的事情了
29             System.out.println("小和尚("+monk.getSelfName()+")完成了"+this.managerName+"命令的打水工作,小和尚闲着");
30             System.out.println("*************"+this.managerName+"离开,任务结束****************");
31         }        
32     }
33     /**
34      * 小和尚去做饭
35      */
36     public void cook(Monk monk,int i){
37         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去做饭\"");
38     }
39     /**
40      * 小和尚去劈柴
41      */
42     public void firewood(Monk monk,int i){
43         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去劈柴\"");
44     }
45     /**
46      * 小和尚去扎马步(练功夫)
47      */
48     public void kfu(Monk monk,int i){
49         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去扎马步\"");
50     }
51     /**
52      * 小和尚来听故事
53      */
54     public void listenStory(Monk monk,int i){
55         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快来听故事\"");
56     }
57 }

  (1)第一种情况:当“善良A”,“凶恶B”和“武术C”都指使小和尚库林(小和尚库林被同步锁住)去打水。会发生怎么样的情况呢???让我们带着代码去分析一下:

  执行任务的代码:  

 1 package com.jason.synch;
 2 /**
 3  * 多线程学习:synchronized
 4  * @function  开始测试
 5  * @author 小风微凉
 6  * @time  2018-4-24 下午1:10:14
 7  */
 8 public class ThreadStart{
 9     /**
10      * 启动项
11      * @throws InterruptedException 
12      */
13     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
14         
15         //叫来一个小和尚
16         final Monk littleMonk=new Monk("库林");
17         //叫来三个寺院管理人
18         final MonasteryManager manager_1=new MonasteryManager("善良A");//听故事
19         final MonasteryManager manager_2=new MonasteryManager("凶恶B");//做饭、打水、劈柴
20         final MonasteryManager manager_3=new MonasteryManager("武术C");//练功夫
21         //创建三个任务,让管理者指使小和尚去做
22         new Thread(new Runnable(){
23             public void run() {
24                 for(int i=1;i<=3;i++){
25                     manager_1.thrash(littleMonk,i);//小和尚去打水        
26                 }    
27             }            
28         },"善良线程").start();
29         new Thread(new Runnable(){
30             public void run() {
31                 for(int i=1;i<=3;i++){
32                     manager_2.thrash(littleMonk,i);//小和尚去打水
33                 }
34             }            
35         },"凶恶线程").start();
36         new Thread(new Runnable(){
37             public void run() {
38                 for(int i=1;i<=3;i++){
39                     manager_3.thrash(littleMonk,i);//小和尚去打水
40                 }
41             }            
42         },"武术线程").start();
43     }
44 }

 首先来看一下,上面的代码的运行结果,然后再逐步分析原因:

*************善良A来了,准备布置任务****************
*************凶恶B来了,准备布置任务****************
任务开始:(第1次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
*************武术C来了,准备布置任务****************
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的打水工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************
*************凶恶B来了,准备布置任务****************
任务开始:(第1次)武术C说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了武术C命令的打水工作,小和尚闲着
*************武术C离开,任务结束****************
*************武术C来了,准备布置任务****************
任务开始:(第1次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************
*************善良A来了,准备布置任务****************
任务开始:(第2次)武术C说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了武术C命令的打水工作,小和尚闲着
*************武术C离开,任务结束****************
任务开始:(第2次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
*************武术C来了,准备布置任务****************
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的打水工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************
*************凶恶B来了,准备布置任务****************
任务开始:(第3次)武术C说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了武术C命令的打水工作,小和尚闲着
*************武术C离开,任务结束****************
任务开始:(第2次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************
*************善良A来了,准备布置任务****************
任务开始:(第3次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的打水工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************
任务开始:(第3次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************

 现在来简单分析一下运行结果:

  观察上面的代码:三个线程“善良线程”,“凶恶线程”,“武术线程”分别控制:“善良A”,“凶恶B”,“武术C”这三个寺院管理人,而这三个管理人又一起让小和尚(库林)去打水,打水这个方法中存在:synchronized(小和尚){/**/}

简单观察一下:打水方法

 1 /**
 2      * 小和尚去打水
 3      */
 4     public void thrash(Monk monk,int i){
 5         System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置任务****************");
 6         //锁住小和尚:只有当前的管理者可以让这个小和尚去打水
 7         synchronized(monk){
 8             try {
 9                 System.out.println("任务开始:(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去打水\",其他寺院管理者等待中。");
10                 Thread.sleep(10000);
11             } catch (InterruptedException e) {
12                 e.printStackTrace();
13             }
14             //小和尚打完水后,其他管理者可以命令这个和尚做其他的事情了
15             System.out.println("小和尚("+monk.getSelfName()+")完成了"+this.managerName+"命令的打水工作,小和尚闲着");
16             System.out.println("*************"+this.managerName+"离开,任务结束****************");
17         }        
18     }

 分析知道:由于JVM为每一个对象实例都分配了一把对象锁,而三个线程都分别控制着:“善良A”,“凶恶B”,“武术C”这三个不同的对象实例,所以三个线程之间针对MonasteryManager这个类来说,是互补干扰的,即不存在同步现象。

所以三个线程都可以自由,互不干扰地进入MonasteryManager类实例的打水方法:thrash()。所以我们可以看到:程序开始运行的时候,三个线程都会无序地执行:System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置任务****************");这句代码,所以就有了运行结果中的下面这个现象:

*************善良A来了,准备布置任务****************
*************凶恶B来了,准备布置任务****************
任务开始:(第1次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
*************武术C来了,准备布置任务****************

 可以看到:程序开始运行,三个线程开始争夺cpu的执行权限,第一次抢夺成功的是“善良线程”,刚刚执行到:System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置任务****************");这句代码就迫让出对cpu的控制。

其次是“凶恶线程”,凶恶线程比善良线程多执行了一段时间,并且进入:synchronized(monk){},拿到了小和尚库林的对象锁:

 1 synchronized(monk){
 2             try {
 3                 System.out.println("任务开始:(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去打水\",其他寺院管理者等待中。");
 4                 Thread.sleep(10000);
 5             } catch (InterruptedException e) {
 6                 e.printStackTrace();
 7             }
 8             //小和尚打完水后,其他管理者可以命令这个和尚做其他的事情了
 9             System.out.println("小和尚("+monk.getSelfName()+")完成了"+this.managerName+"命令的打水工作,小和尚闲着");
10             System.out.println("*************"+this.managerName+"离开,任务结束****************");
11         }    

 上面这段代码,只有拿到小和尚库林的对象锁的线程才可以执行。

继续看运行结果: 

*************善良A来了,准备布置任务****************      //"善良线程"抢到cpu执行权
*************凶恶B来了,准备布置任务****************      //"凶恶线程"抢到cpu执行权
任务开始:(第1次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。//"凶恶线程"抢到了(库林)小和尚的对象锁
*************武术C来了,准备布置任务****************      //“武术线程”抢到cpu执行权
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的打水工作,小和尚闲着          //“凶恶线程”继续执行sychronized块中的代码
*************凶恶B离开,任务结束****************        //“凶恶线程”继续执行sychronized块中的代码
*************凶恶B来了,准备布置任务****************           //“武术线程”抢到cpu执行权

任务开始:(第1次)武术C说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。//“武术线程”抢到(库林)小和尚的对象锁
 小和尚(库林)完成了武术C命令的打水工作,小和尚闲着           //“武术线程”继续执行synchronized块中的代码
*************武术C离开,任务结束****************          //“武术线程”继续执行synchronized块中的代码

 具体分析,看上面的“蓝色”说明部分。

(2)第二种情况:当“善良A”,“凶恶B”和“武术C”分别指使小和尚库林(小和尚库林被同步锁住)去打水,劈柴,扎马步 会发生怎么样的情况呢???让我们带着代码去分析一下:

(备注说明:打水,劈柴,扎马步三个方法中:打水,劈柴这2个方法中有:synchronized(小和尚){/**/}

修改部分:MonasteryManager类的方法

 1 /**
 2      * 小和尚去打水
 3      */
 4     public void thrash(Monk monk,int i){
 5         System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置打水任务****************");
 6         //锁住小和尚:只有当前的管理者可以让这个小和尚去打水
 7         synchronized(monk){
 8             try {
 9                 System.out.println("任务开始:(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去打水\",其他寺院管理者等待中。");
10                 Thread.sleep(10000);
11             } catch (InterruptedException e) {
12                 e.printStackTrace();
13             }
14             //小和尚打完水后,其他管理者可以命令这个和尚做其他的事情了
15             System.out.println("小和尚("+monk.getSelfName()+")完成了"+this.managerName+"命令的打水工作,小和尚闲着");
16             System.out.println("*************"+this.managerName+"离开,任务结束****************");
17         }        
18     }
19     /**
20      * 小和尚去做饭
21      */
22     public void cook(Monk monk,int i){
23         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去做饭\"");
24     }
25     /**
26      * 小和尚去劈柴
27      */
28     public void firewood(Monk monk,int i){
29         System.out.println("*************"+this.managerName+"来了,准备布置劈柴任务****************");
30         //锁住小和尚:只有当前的管理者可以让这个小和尚去劈柴
31         synchronized(monk){
32             try {
33                 System.out.println("任务开始:(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去劈柴\",其他寺院管理者等待中。");
34                 Thread.sleep(10000);
35             } catch (InterruptedException e) {
36                 e.printStackTrace();
37             }
38             //小和尚劈柴后,其他管理者可以命令这个和尚做其他的事情了
39             System.out.println("小和尚("+monk.getSelfName()+")完成了"+this.managerName+"命令的劈柴工作,小和尚闲着");
40             System.out.println("*************"+this.managerName+"离开,任务结束****************");
41         }    
42     }
43     /**
44      * 小和尚去扎马步(练功夫)
45      */
46     public void kfu(Monk monk,int i){
47         System.out.println("(第"+i+"次)"+this.managerName+"说:\"让小和尚("+monk.getSelfName()+")快去扎马步\"");
48     }

  接下来是启动任务的代码:

 1 //创建三个任务,让管理者指使小和尚去做
 2         new Thread(new Runnable(){
 3             public void run() {
 4                 for(int i=1;i<=3;i++){
 5                     manager_1.thrash(littleMonk,i);//小和尚去打水        
 6                 }    
 7             }            
 8         },"善良线程").start();
 9         new Thread(new Runnable(){
10             public void run() {
11                 for(int i=1;i<=3;i++){
12                     manager_2.thrash(littleMonk,i);//小和尚去劈柴
13                 }
14             }            
15         },"凶恶线程").start();
16         new Thread(new Runnable(){
17             public void run() {
18                 for(int i=1;i<=3;i++){
19                     manager_3.thrash(littleMonk,i);//小和尚去扎马步
20                 }
21             }            
22         },"武术线程").start();

 查看运行结果:

*************善良A来了,准备布置打水任务****************
任务开始:(第1次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
*************凶恶B来了,准备布置劈柴任务****************
(第1次)武术C说:"让小和尚(库林)快去扎马步"    //"武术线程“连续抢夺cpu执行权成功,率先完成让小和尚完成了任务
(第2次)武术C说:"让小和尚(库林)快去扎马步"
(第3次)武术C说:"让小和尚(库林)快去扎马步"
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************
*************善良A来了,准备布置打水任务****************
任务开始:(第1次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去劈柴",其他寺院管理者等待中。//当凶恶线程拿到小和尚对象锁的控制权的时候,即在线程执行synchronized块中的代码之后当一个线程执行完毕之后,才会释放对象锁,其他线程才有机会拿到对象锁,进入执行synchronized代码块
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的劈柴工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************
任务开始:(第2次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
*************凶恶B来了,准备布置劈柴任务****************
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************
任务开始:(第2次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去劈柴",其他寺院管理者等待中。
*************善良A来了,准备布置打水任务****************
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的劈柴工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************
*************凶恶B来了,准备布置劈柴任务****************
任务开始:(第3次)善良A说:"让小和尚(库林)快去打水",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了善良A命令的打水工作,小和尚闲着
*************善良A离开,任务结束****************
任务开始:(第3次)凶恶B说:"让小和尚(库林)快去劈柴",其他寺院管理者等待中。
小和尚(库林)完成了凶恶B命令的劈柴工作,小和尚闲着
*************凶恶B离开,任务结束****************

 在线程执行synchronized块中的代码之后当一个线程执行完毕之后,才会释放对象锁,其他线程才有机会拿到对象锁,进入执行synchronized代码块,观察上面的运行结果,需要注意的是:拿到对象所权限的线程,这个

执行权限的范围需特别注意,本案例中的对象锁权限是:小和尚(库林)的使用权。
  打水方法:thrash()     synchronized(monk){} 并操作了:小和尚(库林)    会受到线程的同步互斥影响 拿到当前库林对象锁的线程才可以继续操作synchronized块中的代码
  劈柴方法:firewood()    synchronized(monk){} 并操作了:小和尚(库林)     会受到线程同步的互斥影响     拿到当前库林对象锁的线程才可以继续操作synchronized块中的代码
  扎马步方法:kfu()      没有synchronized(monk){} 没有操作小和尚(库林) 不会受到线程同步的互斥影响 线程都可以执行
三、归纳总结(针对:synchronized(obj){/**/}这种模式)
1、只有拿到对象锁的线程才可以执行synchronized块中的代码,当前拿到锁的线程尚未执行执行完毕且释放锁,其他线程如果想要执行synchronized块中的代码,就需要等待(处于阻塞状态)。
2、synchronized(obj):obj对象锁,锁的范围就是obj对象的使用权限,拿到obj对象锁的线程有权限使用obj对象的功能,没有obj对象锁的线程则没有权利使用obj的功能。
3、多个线程只要不去操作被锁住的对象,那么这些多个线程执行其他一些非synchronized块的代码是不会相互影响的。
  

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