详解synchronized关键字

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详解synchronized关键字

synchronized关键字

关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用,它主要多个线程在同一时刻,只能有一个线程处于方法或者同步块中,它保证了线程对变量访问的可见性和排他性。

synchronized表现形式

  • 对于普通同步方法,锁是当前实例对象。被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法,作用的对象是调用这个方法的对象;
  • 对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象。其作用的范围是整个静态方法,作用的对象是这个类的所有对象;
  • 对于同步方法块,其作用的范围是大括号{}括起来的代码,锁是Synchronized括号里配置的对象。
  • 对于一个类,起作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分,作用的对象是这个类的所有对象。

修饰一个代码块

一个线程访问一个一个对象中synchronized(this)同步代码块时,其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

DEMO1

public class SyncThread implements Runnable {
    public static int count;
    public SyncThread() {
        count = 0;
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

SyncThread调用:

        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
        Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
        thread1.start();
        thread2.start();

结果:

SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的sunchronized代码块时,在同一时刻只有一个线程得到执行,另一个线程受阻塞,必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和Thread2是互斥的,因为在执行synchronized代码块是会锁定当前对象,只有执行完该代码块才能释放该对象锁。下一个线程才能执行并锁定该对象。
将SyncThread主函数更改如下:

Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

结果如下:

SyncThread1:0
SyncThread2:1
SyncThread1:2
SyncThread2:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread1:6
SyncThread2:7
SyncThread1:8
SyncThread2:9

不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗?为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象,每个对象只有一个锁(lock)与之相关联,而上面的代码等同于下面这段代码:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

这时创建了两个SyncThread的对象syncThread1和syncThread2,线程thread1执行的是syncThread1对象中的synchronized代码(run),而线程thread2执行的是syncThread2对象中的synchronized代码(run);我们知道synchronized锁定的是对象,这时会有两把锁分别锁定syncThread1对象和syncThread2对象,而这两把锁是互不干扰的,不形成互斥,所以两个线程可以同时执行。

当一个线程访问对象的一个sunchronized(this)同步代码块时,另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。

public class Counter implements Runnable {
    private int count;

    public Counter() {
        this.count = 0;
    }

    public void countAdd() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void printCount() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.equals("A")) {
            countAdd();
        } else if (threadName.equals("B")) {
            printCount();
        }
    }
}

调用代码:

Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
thread1.start();
thread2.start();

结果:

A:0
B count:1
A:1
B count:2
B count:2
A:2
B count:4
A:3
B count:4
A:4

上面代码中countAdd是一个synchronized的,printCount是非synchronized的。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时,别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

指定给某个对象加锁

package synchromized;

/**
 * @ClassName : Account
 * @Description : 给指定对象加锁
 * @Author : LiuXinyu
 * @Site : www.imlxy.cn
 * @Date: 2020-04-11 20:53
 */
public class Account {
    String name;
    float amount;

    public Account(String name, float amount) {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }

    //存钱
    public void deposit(float amt) {
        amount += amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void withdraw(float amt) {
        amount -= amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public float getBalance() {
        return amount;
    }
}

class AccountOperator implements Runnable{

    private Account account;

    public AccountOperator(Account account) {
        this.account = account;
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (account) {
            account.deposit(500);
            account.withdraw(500);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
        }
    }
}

调用代码:

Account account = new Account("zs", 10000.0f);
AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);
final int THREAD_NUM = 5;
Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
    threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
    threads[i].start();
}

输出结果:

Thread0:10000.0
Thread4:10000.0
Thread3:10000.0
Thread2:10000.0
Thread1:10000.0

在AccountOperator 类中的run方法里,我们用synchronized 给account对象加了锁。这时,当一个线程访问account对象时,其他试图访问account对象的线程将会阻塞,直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
当有一个明确的对象作为锁时,就可以用类似下面这样的方式写程序

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj)
   {
      // todo
   }
}

当没有明确的对象作为锁,只是想让一段代码同步时,可以创建一个特殊的对象来充当锁:

class Test implements Runnable {
    private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
    public void method() {
        synchronized (lock) {
            // todo 同步代码块
        }
    }
    @Override
    public void run() {
    }
}

修饰一个方法

Synchronized修饰一个方法很简单,就是在方法的前面加synchronized,public synchronized void method(){//todo}; synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似,只是作用范围不一样,修饰代码块是大括号括起来的范围,而修饰方法范围是整个函数。如将DEMO1的run方法改成如下的方式,实现的效果一样。

public synchronized void run() {
   for (int i = 0; i < 5; i ++) {
      try {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
         Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Synchronized作用于整个方法的写法。
写法一:

public synchronized void method() {
    // todo
}

写法二:

public void method() {
    synchronized (this) {
        // todo
    }
}

在用synchronized修饰方法时要注意以下几点:

  1. synchronized关键字不能继承。
    虽然可以使用synchronized来定义方法,但synchronized并不属于方法定义的一部分,因此,synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字,而在子类中覆盖了这个方法,在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的,而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然,还可以在子类方法中调用父类中相应的方法,这样虽然子类中的方法不是同步的,但子类调用了父类的同步方法,因此,子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下:
    在子类方法中加上synchronized关键字
class Parent {
    public synchronized void method() {
    }
}

class Child extends Parent {
    public synchronized void method() {
    }
}

在子类方法中调用父类的同步方法

class Parent {
    public synchronized void method() {
    }
}

class Child extends Parent {
    public void method() {
        super.method();
    }
} 
  1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
  2. 构造方法不能使用synchronized关键字,但可以使用synchronized代码块来进行同步。

修饰静态方法

Synchronized也可修饰一个静态方法,用法如下:

public synchronized static void method() {
   // todo
}

静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的,synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下:

Demo5

class SyncThread implements Runnable {
    private static int count;
    public SyncThread() {
        count = 0;
    }
    public synchronized static void method() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public synchronized void run() {
        method();
    }
}

调用代码:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
thread1.start();
thread2.start();

结果:

SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

yncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象,但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method,而静态方法是属于类的,所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。这与Demo1是不同的。

修饰一个类

class ClassName {
   public void method() {
      synchronized(ClassName.class) {
         // todo
      }
   }
}

把Demo5再作一些修改。
Demo6修饰一个类

class SyncThread implements Runnable {
    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public static void method() {
        synchronized (SyncThread.class) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public synchronized void run() {
        method();
    }
}

其效果和Demo5是一样的,synchronized作用于一个类T时,是给这个类T加锁,T的所有对象用的是同一把锁。

总结:

  • 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上,如果它作用的对象是非静态的,则它取得的锁是对象;如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类,则它取得的锁是对类,该类所有的对象同一把锁。
  • 每个对象只有一个锁(lock)与之相关联,谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
  • 实现同步是要很大的系统开销作为代价的,甚至可能造成死锁,所以尽量避免无谓的同步控制。

本文转载自原文:http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015