大牛聊Java并发编程原理之 线程的互斥与协作机制
2021-04-19 06:29
标签：特定 无限 不可 static trace 关联 问题 线程 关系 可能在synchronized关键字的实现原理中，你已经知道了它的底层是使用Monitor的相关指令来实现的，但是还不清楚Monitor的具体细节。本文将让你彻底Monitor的底层实现原理。 一个管程可以被认为是一个带有特殊房间的建筑，这个特殊房间只能被一个线程占用。这个房间包含很多数据和代码。 如果一个线程要占用特殊房间(也就是红色区域)，那么首先它必须在Hallway中等待。调度器基于某些规则(例如先进先出)从Hallway中取一个线程。如果线程在Hallway由于某些原因被挂起，它将会被送往等待房间(也就是蓝色区域)，在一段时间后被调度到特殊房间中。 简而言之，监视器是一种监视现场访问特殊房间的设备。他能够使有且仅有一个线程访问的受保护的代码和数据。 在Java虚拟机中，每一个对象和类都与一个监视器相关联。为了实现监视器的互斥功能，锁(有时候也称为互斥体)与每一个对象和类关联。在操作系统书中，这叫做信号量，互斥锁也被称为二元信号量。 如果一个线程拥有某些数据上的锁，其他线程想要获得锁只能等到这个线程释放锁。如果我们在进行多线程编程时总是需要编写一个信号量，那就不太方便了。幸运的是，我们不需要这样做，因为JVM会自动为我们做这件事。 为了声明一个同步区域(这里意味着数据不可能被超过一个线程访问)，Java提供了synchronized块和synchronized方法。一旦代码被synchronized关键字绑定，它就是一个监视器区域。它的锁将会在后面被JVM实现。 Monitor是 Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段，它可以看成是对象或者Class的锁。每一个对象都有，也仅有一个 monitor。下面这个图，描述了线程和 Monitor之间关系，以及线程的状态转换图： 进入区(Entrt Set)：表示线程通过synchronized要求获取对象的锁，但并未得到。 拥有者(The Owner)：表示线程成功竞争到对象锁。 等待区(Wait Set)：表示线程通过对象的wait方法，释放对象的锁，并在等待区等待被唤醒。 线程状态 NEW，未启动的。不会出现在Dump中。 RUNNABLE，在虚拟机内执行的。 BLOCKED，等待获得监视器锁。 WATING，无限期等待另一个线程执行特定操作。 TIMED_WATING，有时限的等待另一个线程的特定操作。 TERMINATED，已退出的。 举个例子： 线程状态： t1没有抢到锁，所以显示BLOCKED。t2抢到了锁，但是处于睡眠中，所以显示TIMED_WAITING，有限等待某个条件来唤醒。 把睡眠的代码去掉，线程状态变成了： t1显示RUNNABLE，说明正在运行，这里需要额外说明一下，如果这个线程正在查询数据库，但是数据库发生死锁，虽然线程显示在运行，实际上并没有工作，对于IO型的线程别只用线程状态来判断工作是否正常。 线程状态如下： 两个线程都显示WAITING，这次是无限期的，需要重新获得锁，所以后面跟了on object monitor。 线程状态： 这个有点像哲学家就餐问题，每个线程都持有对方需要的锁，那就运行不下去了。 私信回复 资料 领取一线大厂Java面试题总结+各知识点学习思维导+一份300页pdf文档的Java核心知识点总结！ 这些资料的内容都是面试时面试官必问的知识点，篇章包括了很多知识点，其中包括了有基础知识、Java集合、JVM、多线程并发、spring原理、微服务、Netty 与RPC 、Kafka、日记、设计模式、Java算法、数据库、Zookeeper、分布式缓存、数据结构等等。 作者：monitor 大牛聊Java并发编程原理之 线程的互斥与协作机制 标签：特定 无限 不可 static trace 关联 问题 线程 关系 原文地址：https://www.cnblogs.com/MonsterJ/p/13289565.html管程
Monitor
package com.jiuyan.mountain.test;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* Hello world!
*
*/
public class App {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyTask task = new MyTask();
Thread t1 = new Thread(task);
t1.setName("t1");
Thread t2 = new Thread(task);
t2.setName("t2");
t1.start();
t2.start();
}
}
class MyTask implements Runnable {
private Integer mutex;
public MyTask() {
mutex = 1;
}
@Override
public void run() {
synchronized (mutex) {
while(true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
"t2" prio=10 tid=0x00007f7b2013a800 nid=0x67fb waiting for monitor entry [0x00007f7b17087000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuyan.mountain.test.MyTask.run(App.java:35)
- waiting to lock (a java.lang.Integer)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
"t1" prio=10 tid=0x00007f7b20139000 nid=0x67fa waiting on condition [0x00007f7b17188000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
"t2" prio=10 tid=0x00007fa0a8102800 nid=0x6a15 waiting for monitor entry [0x00007fa09e37a000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuyan.mountain.test.MyTask.run(App.java:35)
- waiting to lock (a java.lang.Integer)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
"t1" prio=10 tid=0x00007fa0a8101000 nid=0x6a14 runnable [0x00007fa09e47b000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)
把MyTask的代码小改一下，线程拿到锁之后执行wait，释放锁，进入等待区。public void run() {
synchronized (mutex) {
if(mutex == 1) {
try {
mutex.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
"t2" prio=10 tid=0x00007fc5a8112800 nid=0x5a58 in Object.wait() [0x00007fc59b58c000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
"t1" prio=10 tid=0x00007fc5a8111000 nid=0x5a57 in Object.wait() [0x00007fc59b68d000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
再来个死锁的例子：package com.jiuyan.mountain.test;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* Hello world!
*
*/
public class App {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyTask task1 = new MyTask(true);
MyTask task2 = new MyTask(false);
Thread t1 = new Thread(task1);
t1.setName("t1");
Thread t2 = new Thread(task2);
t2.setName("t2");
t1.start();
t2.start();
}
}
class MyTask implements Runnable {
private boolean flag;
public MyTask(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if(flag) {
synchronized (Mutex.mutex1) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
synchronized (Mutex.mutex2) {
System.out.println("ok");
}
}
} else {
synchronized (Mutex.mutex2) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
synchronized (Mutex.mutex1) {
System.out.println("ok");
}
}
}
}
}
class Mutex {
public static Integer mutex1 = 1;
public static Integer mutex2 = 2;
}
"t2" prio=10 tid=0x00007f5f9c122800 nid=0x3874 waiting for monitor entry [0x00007f5f67efd000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuyan.mountain.test.MyTask.run(App.java:55)
- waiting to lock (a java.lang.Integer)
- locked (a java.lang.Integer)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
"t1" prio=10 tid=0x00007f5f9c121000 nid=0x3873 waiting for monitor entry [0x00007f5f67ffe000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jiuyan.mountain.test.MyTask.run(App.java:43)
- waiting to lock (a java.lang.Integer)
- locked (a java.lang.Integer)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
Found one Java-level deadlock:
=============================
"t2":
waiting to lock monitor 0x00007f5f780062c8 (object 0x00000007d6c45bd8, a java.lang.Integer),
which is held by "t1"
"t1":
waiting to lock monitor 0x00007f5f78004ed8 (object 0x00000007d6c45be8, a java.lang.Integer),
which is held by "t2"
最后
文章标题：大牛聊Java并发编程原理之 线程的互斥与协作机制
文章链接：http://soscw.com/index.php/essay/76548.html