详解Java同步—线程锁和条件对象
线程锁和条件对象
在大多数多线程应用中，都是两个及以上线程需要共享对同一数据的存取，所以有可能出现两个线程同时访问同一个资源的情况，这种情况叫做：竞争条件。
在Java中为了解决并发的数据访问问题，一般使用锁这个概念来解决。
有几种机制防止代码收到并发访问的干扰：
1.synchronized关键字（自动创建一个锁及相关的条件）
2.ReentrantLock类+Java.util.concurrent包中的lock接口（在Java5.0的时候引入）
ReentrantLock的使用
publicvoidMethod(){
booleanflag=false;//标识条件
ReentrantLocklocker=newReentrantLock();
locker.lock();//开启线程锁
try{
//dosomework...
}catch(Exceptionex){
}finally{
locker.unlock();//解锁线程
}
}
locker.lock();确保只有一个线程进入临界区，一旦一个线程进入之后，会获得锁对象，其他线程无法通过lock语句。当其他线程调用lock时，它们会被阻塞，知道第一个线程释放锁对象。
locker.unlock();解锁操作，一定要放到finally里，因为如果try语句里出了问题，锁必须被释放，否则其他线程将永远被阻塞
因为系统会随机为线程分配资源，所以在线程获得锁对象之后，可能被系统剥夺运行权，这时候其他线程来访问，但是发现有锁，进不去，只能等拿到锁对象的线程把里面的代码执行完毕后，释放锁，第二个线程才能运行。
假设说做一个银行转账的功能，线程锁操作应该定义在银行类的转账方法里，因为这样每个银行对象都有一个锁对象，两个线程访问一个银行对象的时候，那么锁以串行方式提供服务。但是，如果每个线程访问不同的银行对象，每个线程都会得到不同的锁对象，彼此之间不会冲突，所以就不会造成不必要的线程阻塞。
锁是可重入的，线程可以重复获得已经持有的锁，锁通过一个持有数量计数来跟踪对lock方法的嵌套使用。
假设说，一个线程获得锁之后，要执行A方法，但是A方法里面又调用了B方法，这时候这个线程获得了两个锁对象，当线程执行B方法的时候，也会被锁死，防止其他线程乱入，当B方法执行完毕后，锁对象变成了一个，当A方法也执行完毕的时候，锁对象变成了0个，线程释放锁。
synchronized关键字
前面我们讲了ReentrantLock锁对象的使用，但是在系统里面我们不一定要使用ReentrantLock锁，Java中还提供了一个内部的隐式锁，关键字是synchronized.
举个例子:
publicsynchronizedvoidMethod(){
//dosomework...
}
只需要在返回值前面加上synchronized锁，就会实现上面ReentrantLock锁同样的效果.
Conditional条件对象
通常，线程拿到锁对象之后，却发现需要满足某一条件才能继续向下执行。
拿银行程序来举例子，我们需要转账方账户有足够的资金才能转出到目标账户，这时候需要用到ReentrantLock对象，因为如果我们已经完成转账方账户有足够的资金的判断之后，线程被其他线程中断，等其他线程执行完之后，转账方的钱又没有了足够的资金，这时候因为系统已经完成了判断，所以会继续向下执行，然后银行系统就会出现问题。
举例：
publicvoidTransfer(intfrom,intto,doubleamount){
if(Accounts[from]>amount)//系统在结束判断之后被剥夺运行权,然后账户通过网银转出所有钱,银行凉凉
DoTransfer(from,to,amount);
}
这时候我们就需要使用ReentrantLock对象了，我们修改一下代码：
publicvoidTransfer(intfrom,intto,doubleamount){
ReentrantLocklocker=newReentrantLock();
locker.lock();
try{
while(Accounts[from]
但是这样又有了问题，当前线程获取了锁对象之后，开始执行代码，发现钱不够，进入等待状态，然后其他线程又因为锁的原因无法给该账户转账，就会一直进入等待状态。
这个问题如何解决呢？
条件对象登场！
publicvoidTransfer(intfrom,intto,doubleamount){
ReentrantLocklocker=newReentrantLock();
ConditionsufficientFunds=locker.newCondition();//条件对象，
lock.lock();
try{
while(Accounts[from]
条件对象的关键字是:Condition，一个锁对象可以有一个或多个相关的条件对象。可以通过锁对象.newCondition方法获得一个条件对象.
一般关于条件对象的命名需要能够反映它表达的条件的名字，所以在这里我们叫他sufficientFund，表示余额充足的意思。
在进入锁之前，我们创建一个条件，然后如果金额不足，在这里调用条件对象的await方法，通知系统当前线程进入挂起状态，让其他线程执行。这样你这次调用会被锁定，然后系统可以再次调用该方法给其他账户转账，当每一次转账完成后，执行转账操作的线程在底部调用signalAll通知所有线程可以继续运行了，因为我们有可能是转足够的钱给当前账户，这时候有可能该线程会继续执行（不一定是你，是通知所有线程，如果通知的线程还是不符合条件，会继续调用await方法，并完成转账操作，然后通知其他挂起的线程。
你说为啥不直接通知当前线程？不行，可以调用signal方法只通知一个线程，但是如果这个线程操作的账户还是没钱（不是转账给这个账户的情况），那这个线程又进入等待了，这时候已经没有线程能通知其他线程了，程序死锁，所以还是用signal比较保险。
以上是使用ReentrantLock+Condition对象，那你说我要是使用synchronized隐式锁怎么办？
也可以，而且不需要
publicvoidTransfer(intfrom,intto,doubleamount){
while(Accounts[from]
Object类里面定义了wait、notifyAll、notify方法，对应await、signalAll和signal方法，用来操作隐式锁，synchronized只能有一个条件，而ReentrantLock显式声明的锁可以用绑定多个Condition条件.
同步块
除了我们上面讲的两种获取线程锁的方式，还有另外一种机制获得锁，这种方式比较特殊，叫做同步块:
Objectlocker=newObject();
synchronized(locker){
//dosomework
}
//也可以直接锁当前类的对象
sychronized(this){
//dosomework
}
以上代码会获得Object类型locker对象的锁，这种锁是一个特殊的锁，在上面的代码中，创建这个Object类对象只是单纯用来使用其持有的锁.
这种机制叫做同步块，应用场景也很广：有的时候，我们并不是整个一个方法都需要同步，只是方法里的部分代码块需要同步，这种情况下，我们如果将这个方法声明为synchronized，尤其是方法很大的时候，会造成很大的资源浪费。所以在这种情况下我们可以使用synchronized关键字来声明同步块:
publicvoidMethod(){
//dosomeworkwithoutsynchronized
synchronized(this){
//dosomesynchronizedoperation
}
}
监视器的概念
锁和条件是同步中一个很重要的工具，但是它们并不是面向对象的。多年来，Java的研究人员努力寻找一种方法，可以在不需要考虑如何加锁的情况下，就能保证多线程的安全性。最成功的的一个解决方案叫做monitor监视器，这个对象内置于每一个Object变量中，相当于一个许可证。拿到许可证就可以进行操作，没有拿到则需要阻塞等待。
监视器具有以下特性:
1.监视器是只包含私有域的类
2.每个监视器对象都有一个相关的锁
3.使用监视器对象的锁对所有的方法进行加锁（举个例子:如果调用obj.Method方法，obj对象的锁会在方法调用的时候自动获得，当方法结束或返回之后会自动释放该锁。因为所有的域都是私有的，这样可以确保一个线程在操作类对象的时候，没有其他线程可以访问里面的域）
4.该锁对象可以有任意多个相关条件
你也可以自己创建一个监视器类，只要符合以上的要求即可。
其实我们使用的synchronized关键字就是使用了monitor来实现加锁解锁，所以又被称为内部锁。因为Object类实现了监视器，所以对象又被内置于任何一个对象之中。这就是我们为什么可以使用synchronized(locker)的方式锁定一个代码块了，其实只是用到了locker对象中内置的monitor而已。每一个对象的monitor类又是唯一的，所以就是唯一的许可证，拿到许可证的线程才可以执行，执行完后释放对象的monitor才可以被其他线程获取。
举个例子:
synchronized(this){
//dosomesynchronizedoperation
}
它在字节码文件中会被编译为:
monitorenter;//getmonitor，enterthesynchronizedblock
//dosomesynchronizedoperation
monitorexit;//leavelthesynchronizedblock,releasethemonitor
死锁
虽然有了线程可以保证原子性，但是锁和条件不能解决多线程中的所有问题，举个例子:
账户1余额：200
账户2余额：300
线程1：账户1→账户2（300）
线程2：账户2→账户1（400）
因为线程1和线程2的金额都不足以进行转账，所以两个线程都阻塞了，这种状态就叫死锁（deadlock），如果所有线程死锁，程序就卡死了。
为什么倾向于使用signalAll和notifyAll方式，如果假设使用signal和notify，
锁测试和超时
线程在调用lock方法获得另一个线程持有的锁的时候，很可能发生阻塞。应该更加谨慎的申请锁，tryLock方法试图申请一个锁，如果申请成功，返回true，否则，立刻返回false，线程就会离开去做别的事，而不是被阻塞等待锁对象。
语法:
ReentrantLocklocker=newReentrantLock();
if(locker.tryLock()){
try{
//dosomework
}catch(Exceptionex){
ex.printStackTrace();
}finally{
locker.unlock();
}
}else{
//dootherwork
}
也可以给其指定超时参数，单位有SECONDS、MILLISECONDS、MICROSEONDS和MANOSECONDS.
ReentrantLocklocker=newReentrantLock();
if(locker.tryLock(1000,TimeUnit.MILLISECONDS)){
try{
//dosomework
}catch(Exceptionex){
ex.printStackTrace();
}finally{
locker.unlock();
}
}else{
//dootherwork
}
lock方法不能被中断，如果一个线程在调用了lock方法后等待锁的时候被中断，中断线程在获得锁之前一直处于阻塞状态。
如果带有超时参数的tryLock方法,那么如果等待期间线程被中断，会抛出InterruptedException异常，这是一个很好的特性，允许程序打破死锁。
读/写锁
ReentrantLock类属于java.util.concurrent.locks包，这个包底下还有一个ReentrantReaderWriterLock类，如果使用多线程对数据读的操作很多，但是写的操作很少的话，可以使用这个类。
privateReentrantReadWriteLockrwl=newReentrantReadWriteLock():
publicvoidRead(){
LockreadLocker=rwl.readLock();//创建读取锁对象
readLocker.lock();//使用读取锁对象加锁
try{
//dosomework
}catch(Exceptionex){
ex.printStackTrace();
}finally{
readLocker.unlock();
}
}
publicvoidWrite(){
LockwriteLocker=rwl.writeLock();//创建写入锁对象
writeLocker.lock();//使用写入锁对象加锁
try{
//dosomework
}catch(Exceptionex){
ex.printStackTrace();
}finally{
writeLocker.unlock();
}
}