java多线程之线程,进程和Synchronized概念初解

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。

在未配置 os 的系统中，程序的执行方式是顺序执行，即必须在一个程序执行完后，才允许另一个程序执行；在多道程序环境下，则允许多个程序并发执行。程序的这两种执行方式间有着显著的不同。也正是程序并发执行时的这种特征，才导致了在操作系统中引入进程的概念。

自从在 20 世纪 60 年代人们提出了进程的概念后，在 os 中一直都是以进程作为能拥有资源和独立运行的基本单位的。直到 20 世纪 80 年代中期，人们又提出了比进程更小的能独立运行的基本单位——线程(threads)，试图用它来提高系统内程序并发执行的程度，从而可进一步提高系统的吞吐量。特别是在进入 20 世纪 90 年代后，多处理机系统得到迅速发展，线程能比进程更好地提高程序的并行执行程度，充分地发挥多处理机的优越性，因而在近几年所推出的多处理机 os 中也都引入了线程，以改善 os 的性能。

—–以上摘自《计算机操作系统-汤小丹等编著-3 版》

（2）下图是来自知乎用户的解释：

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：

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。

总结

以上就是本文关于java多线程之线程,进程和synchronized概念初解的全部内容，希望对大家有所帮助。如有不足之处，欢迎留言指出，小编会及时回复大家的。