Java中Synchronized的用法

Android大师 83 阅读 0 评论 0 点赞

转自：https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015

《编程思想之多线程与多进程(1)——以操作系统的角度述说线程与进程》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现，这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下Java线程同步中的一个重要的概念synchronized.

在Java中，synchronized关键字是用来控制线程同步的，就是在多线程的环境下，控制synchronized代码段不被多个线程同时执行。

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，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；
3. 修改一个静态的方法，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；
4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

修饰一个代码块

1.一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。我们看下面一个例子：
【Demo1】：synchronized的用法

 1 /**
 2 * 同步线程
 3 */
 4 class SyncThread implements Runnable {
 5         private static int count;
 6 
 7         public SyncThread() {
 8             count = 0;
 9         }
10 
11         public void run() {
12             synchronized(this) {
13                 for (int i = 0; i < 5; i++) {
14                     try {
15                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
16                         Thread.sleep(100);
17                     } catch (InterruptedException e) {
18                         e.printStackTrace();
19                     }
20                 }
21             }
22         }
23 
24         public int getCount() {
25             return count;
26         }
27 }

SyncThread的调用：

1 SyncThread syncThread = new SyncThread();
2 Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
3 Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
4 thread1.start();
5 thread2.start();

结果如下：

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synchronized代码块时，在同一时刻只能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代码块时会锁定当前的对象，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。
我们再把SyncThread的调用稍微改一下：

1 Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");
2 Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");
3 thread1.start();
4 thread2.start();

结果如下：

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

1 SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
2 SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
3 Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
4 Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
5 thread1.start();
6 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。

2.当一个线程访问对象的一个synchronized(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。
【Demo2】：多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

 1 class Counter implements Runnable {
 2         private int count;
 3 
 4         public Counter() {
 5             count = 0;
 6         }
 7 
 8         public void countAdd() {
 9             synchronized(this) {
10                 for (int i = 0; i < 5; i ++) {
11                     try {
12                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
13                         Thread.sleep(100);
14                     } catch (InterruptedException e) {
15                         e.printStackTrace();
16                     }
17                 }
18             }
19         }
20 
21         //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized
22         public void printCount() {
23             for (int i = 0; i < 5; i ++) {
24                 try {
25                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
26                     Thread.sleep(100);
27                 } catch (InterruptedException e) {
28                     e.printStackTrace();
29                 }
30             }
31         }
32 
33         public void run() {
34             String threadName = Thread.currentThread().getName();
35             if (threadName.equals("A")) {
36                 countAdd();
37             } else if (threadName.equals("B")) {
38                 printCount();
39             }
40         }
41 }

调用代码:

1 Counter counter = new Counter();
2 Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
3 Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
4 thread1.start();
5 thread2.start();

结果如下：

A:0 
B count:1 
A:1 
B count:2 
A:2 
B count:3 
A:3 
B count:4 
A:4 
B count:5

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。

指定要给某个对象加锁
【Demo3】:指定要给某个对象加锁

 1 /**
 2 * 银行账户类
 3 */
 4 class Account {
 5         String name;
 6         float amount;
 7 
 8         public Account(String name, float amount) {
 9             this.name = name;
10             this.amount = amount;
11         }
12 //存钱
13         public void deposit(float amt) {
14             amount += amt;
15             try {
16                 Thread.sleep(100);
17             } catch (InterruptedException e) {
18                 e.printStackTrace();
19             }
20         }
21 //取钱
22         public void withdraw(float amt) {
23             amount -= amt;
24             try {
25                 Thread.sleep(100);
26             } catch (InterruptedException e) {
27                 e.printStackTrace();
28             }
29         }
30 
31         public float getBalance() {
32             return amount;
33         }
34 }
35 
36 /**
37 * 账户操作类
38 */
39 class AccountOperator implements Runnable {
40         private Account account;
41         public AccountOperator(Account account) {
42             this.account = account;
43         }
44 
45         public void run() {
46             synchronized (account) {
47                 account.deposit(500);
48                 account.withdraw(500);
49                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
50             }
51         }
52 }

调用代码:

1 Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
2 AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);
3 
4 final int THREAD_NUM = 5;
5 Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];
6 for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {
7 threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
8 threads[i].start();
9 }

结果如下：

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

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。

1 public void method3(SomeObject obj) {
2 //obj 锁定的对象
3     synchronized(obj) {
4 // todo
5     }
6 }

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：

 1 class Test implements Runnable {
 2         private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量
 3         public void method() {
 4             synchronized(lock) {
 5 // todo 同步代码块
 6             }
 7         }
 8 
 9         public void run() {
10 
11         }
12 }

说明：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

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】中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。

*【Demo4】：synchronized修饰一个方法

 1 public synchronized void run() {
 2     for (int i = 0; i < 5; i ++) {
 3         try {
 4             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
 5             Thread.sleep(100);
 6         } catch (InterruptedException e) {
 7             e.printStackTrace();
 8         }
 9     }
10 }

Synchronized作用于整个方法的写法。
写法一：

1 public synchronized void method() {
2 // todo
3 }

写法二：

1 public void method() {
2     synchronized(this) {
3 // todo
4     }
5 }

写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。

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

1 class Parent {
2         public synchronized void method() { }
3 }
4 class Child extends Parent {
5         public synchronized void method() { }
6 }

在子类方法中调用父类的同步方法

1 class Parent {
2         public synchronized void method() { }
3 }
4 class Child extends Parent {
5         public void method() {
6             super.method();
7         }
8 }

2.在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
3.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。
修饰一个静态的方法
Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

1 public synchronized static void method() {
2 // todo
3 }

我们知道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】：synchronized修饰静态方法

 1 /**
 2 * 同步线程
 3 */
 4 class SyncThread implements Runnable {
 5         private static int count;
 6 
 7         public SyncThread() {
 8             count = 0;
 9         }
10 
11         public synchronized static void method() {
12             for (int i = 0; i < 5; i ++) {
13                 try {
14                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
15                     Thread.sleep(100);
16                 } catch (InterruptedException e) {
17                     e.printStackTrace();
18                 }
19             }
20         }
21 
22         public synchronized void run() {
23             method();
24         }
25 }

调用代码:

1 SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
2 SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
3 Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
4 Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
5 thread1.start();
6 thread2.start();

结果如下：

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

syncThread1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
Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

1 class ClassName {
2         public void method() {
3             synchronized(ClassName.class) {
4 // todo
5             }
6         }
7 }

我们把Demo5再作一些修改。
【Demo6】:修饰一个类

 1 /**
 2 * 同步线程
 3 */
 4 class SyncThread implements Runnable {
 5         private static int count;
 6 
 7         public SyncThread() {
 8             count = 0;
 9         }
10 
11         public static void method() {
12             synchronized(SyncThread.class) {
13                 for (int i = 0; i < 5; i ++) {
14                     try {
15                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
16                         Thread.sleep(100);
17                     } catch (InterruptedException e) {
18                         e.printStackTrace();
19                     }
20                 }
21             }
22         }
23 
24         public synchronized void run() {
25             method();
26         }
27 }

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：
A. 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。
B. 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。
C. 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。

参考资料：
http://blog.csdn.net/chenguang79/article/details/677720
http://developer.51cto.com/art/200906/132354.htm

本文分类：Java
本文标签：Java
浏览次数：83 次浏览
发布日期：2023-07-02 00:21:13
本文链接：https://itzywang.com/Javawenzhang/1240.html

Java中Synchronized的用法

修饰一个代码块

修饰一个方法

评论列表共有 0 条评论

发表评论取消回复

Java中Synchronized的用法

修饰一个代码块

修饰一个方法

Spring MVC源码(二) ----- DispatcherServlet 请求处理流程 面试必问

spring cloud 入门系列二：使用Eureka 进行服务治理

Spring Boot中@ConditionalOnProperty使用详解

spring中scope作用域(转)

评论列表 共有 0 条评论

发表评论 取消回复

Spring MVC源码(二) ----- DispatcherServlet 请求处理流程面试必问

评论列表共有 0 条评论

发表评论取消回复