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Java SE多线程编程中的synchronized与死锁

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在Java SE中,多线程编程是一个非常重要的概念,而synchronized关键字和死锁问题则是多线程编程中两个常见且关键的主题。

synchronized关键字

synchronized关键字主要用来控制线程对共享资源的访问。利用synchronized,你可以确保一次只有一个线程可以执行被同步的方法或代码块,以避免线程间的竞争条件。synchronized可以用于:

  1. 实例方法:同步一个实例方法,使得同一个对象的多个线程对该方法只能有一个线程访问。例如:

    1. public synchronized void someMethod() {
    2. // code that needs synchronization
    3. }
  2. 静态方法:同步一个类的静态方法,确保同一个类的多个线程对该方法只能有一个线程访问。

    1. public static synchronized void someStaticMethod() {
    2. // code that needs synchronization
    3. }
  3. 代码块:在方法内部同步某一块代码,而不是同步整个方法,允许更加精确地控制同步行为。这通常是通过锁定一个给定的对象来实现的。

    1. public void someMethod() {
    2. synchronized(this) {
    3. // code that needs synchronization
    4. }
    5. }

使用synchronized的关键在于选择合适的对象作为锁,以确保线程安全。通常会使用当前对象this,某个共享资源对象,或者类的字节码对象ClassName.class

死锁

死锁是指两个或多个线程在争夺资源时发生的一种僵局现象。每个线程都在等待着其他线程占用的资源释放,导致所有线程都无法继续执行。死锁的主要原因是由于线程需要多个锁,而这些锁获得的顺序不一致,从而导致循环等待。

死锁的常见条件有以下四个:

  1. 互斥条件:线程对于所请求的资源的访问是独占的。
  2. 持有和等待条件:线程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源又被其他线程占用,此时请求线程阻塞,但对自己已获得的资源不释放。
  3. 不剥夺条件:线程已获得的资源在未使用完之前,不能被强行剥夺,只能在使用完时自行释放。
  4. 循环等待条件:存在一个线程循环等待资源的情况。

防止死锁的方法

  1. 资源顺序:确保所有线程以相同的顺序请求资源,避免循环等待。
  2. 资源分配:避免一个线程持有资源而等待另一个资源,尽量一次性获取所有所需资源。
  3. 设置超时时间:通过超时的方式避免线程永久等待锁。
  4. 使用更高层次的并发构件:例如Java中的java.util.concurrent包,提供了一些更高层的并发工具,可以减少死锁的发生。

小结

多线程编程中synchronized和死锁问题是紧密相关的。正确使用synchronized可以保护共享资源,但错误的使用可能会导致死锁。在设计多线程程序时,应仔细考虑锁的粒度和锁的顺序,以最大限度地减少死锁的可能性。

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