Java線程之Synchronized用法

synchronized是Java中的關(guān)鍵字懈凹,是一種同步鎖蜀变。它修飾的對(duì)象有以下幾種:

  1. 修飾一個(gè)代碼塊,被修飾的代碼塊稱為同步語(yǔ)句塊介评,其作用的范圍是大括號(hào){}括起來(lái)的代碼魁亦,作用的對(duì)象是調(diào)用這個(gè)代碼塊的對(duì)象笙蒙;
  2. 修飾一個(gè)方法,被修飾的方法稱為同步方法,其作用的范圍是整個(gè)方法被冒,作用的對(duì)象是調(diào)用這個(gè)方法的對(duì)象;
  3. 修改一個(gè)靜態(tài)的方法厉萝,其作用的范圍是整個(gè)靜態(tài)方法立莉,作用的對(duì)象是這個(gè)類的所有對(duì)象;
  4. 修改一個(gè)類烟很,其作用的范圍是synchronized后面括號(hào)括起來(lái)的部分颈墅,作用主的對(duì)象是這個(gè)類的所有對(duì)象。
    ———————————————————————————————————————
    修飾一個(gè)代碼塊
    a雾袱、一個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象中的synchronized(this)同步代碼塊時(shí)恤筛,其他試圖訪問(wèn)該對(duì)象的線程將被阻塞.
/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:25
 */
public class SyncThread implements Runnable {

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }


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

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(syncThread,"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(syncThread,"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8
Thread2:9

當(dāng)兩個(gè)并發(fā)線程(thread1和thread2)訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象(syncThread)中的synchronized代碼塊時(shí),在同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行芹橡,另一個(gè)線程受阻塞毒坛,必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個(gè)代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊。Thread1和thread2是互斥的林说,因?yàn)樵趫?zhí)行synchronized代碼塊時(shí)會(huì)鎖定當(dāng)前的對(duì)象煎殷,只有執(zhí)行完該代碼塊才能釋放該對(duì)象鎖,下一個(gè)線程才能執(zhí)行并鎖定該對(duì)象腿箩。

把SyncThread的調(diào)用稍微改一下:

        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();

運(yùn)行結(jié)果

Thread2:0
Thread1:0
Thread1:2
Thread1:3
Thread2:1
Thread2:5
Thread1:4
Thread2:6
Thread1:7
Thread2:8

這時(shí)相當(dāng)于創(chuàng)建了兩個(gè)SyncThread的對(duì)象syncThread1和syncThread2豪直,線程thread1執(zhí)行的是syncThread1對(duì)象中的synchronized代碼(run),而線程thread2執(zhí)行的是syncThread2對(duì)象中的synchronized代碼(run)珠移;我們知道synchronized鎖定的是對(duì)象弓乙,這時(shí)會(huì)有兩把鎖分別鎖定syncThread1對(duì)象和syncThread2對(duì)象末融,而這兩把鎖是互不干擾的,不形成互斥暇韧,所以兩個(gè)線程可以同時(shí)執(zhí)行勾习。
b、當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)對(duì)象的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)懈玻,另一個(gè)線程仍然可以訪問(wèn)該對(duì)象中的非synchronized(this)同步代碼塊

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread1
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:53
 */
public class CountThread implements Runnable{

    private static int count;

    public CountThread() {
        count = 0;
    }

    public void count() {
        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 print() {
        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")) {
            count();
        } else if (threadName.equals("B")) {
            print();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CountThread countThread = new CountThread();
        Thread thread1 = new Thread(countThread, "A");
        Thread thread2 = new Thread(countThread, "B");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

上面代碼中count是一個(gè)synchronized的巧婶,print是非synchronized的。從上面的結(jié)果中可以看出一個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的synchronized代碼塊時(shí)酪刀,別的線程可以訪問(wèn)該對(duì)象的非synchronized代碼塊而不受阻塞粹舵。
c、指定要給某個(gè)對(duì)象加鎖

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: Account
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/18 0:04
 */
public class Account {
    String name;
    float amount;

    public Account(String name, float amount) {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }
    //存錢
    public  void deposit(float amt) {
        amount += amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //取錢
    public  void withdraw(float amt) {
        amount -= amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public float getBalance() {
        return amount;
    }
}

/**
 * 賬戶操作類
 */
class AccountOperator implements Runnable{
    private Account account;
    public AccountOperator(Account account) {
        this.account = account;
    }

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

    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account("zhang san", 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();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

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

在AccountOperator 類中的run方法里骂倘,我們用synchronized 給account對(duì)象加了鎖眼滤。這時(shí),當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)account對(duì)象時(shí)历涝,其他試圖訪問(wèn)account對(duì)象的線程將會(huì)阻塞诅需,直到該線程訪問(wèn)account對(duì)象結(jié)束。也就是說(shuō)誰(shuí)拿到那個(gè)鎖誰(shuí)就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼荧库。
當(dāng)有一個(gè)明確的對(duì)象作為鎖時(shí)堰塌,就可以用類似下面這樣的方式寫程序。

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 鎖定的對(duì)象
   synchronized(obj)
   {
      // todo
   }
}

當(dāng)沒(méi)有明確的對(duì)象作為鎖分衫,只是想讓一段代碼同步時(shí)场刑,可以創(chuàng)建一個(gè)特殊的對(duì)象來(lái)充當(dāng)鎖

 private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance變量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {
         // todo 同步代碼塊
      }
   }

   public void run() {

   }

說(shuō)明:零長(zhǎng)度的byte數(shù)組對(duì)象創(chuàng)建起來(lái)將比任何對(duì)象都經(jīng)濟(jì)――查看編譯后的字節(jié)碼:生成零長(zhǎng)度的byte[]對(duì)象只需3條操作碼,而Object lock = new Object()則需要7行操作碼蚪战。

修飾一個(gè)方法

Synchronized修飾一個(gè)方法很簡(jiǎn)單牵现,就是在方法的前面加synchronized,public synchronized void method(){//todo}; synchronized修飾方法和修飾一個(gè)代碼塊類似邀桑,只是作用范圍不一樣瞎疼,修飾代碼塊是大括號(hào)括起來(lái)的范圍,而修飾方法范圍是整個(gè)函數(shù)壁畸。

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作用于整個(gè)方法的寫法贼急。
寫法一:

public synchronized void method()
{
   // todo
}

寫法二:

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

在用synchronized修飾方法時(shí)要注意以下幾點(diǎn):

  1. synchronized關(guān)鍵字不能繼承。
    雖然可以使用synchronized來(lái)定義方法捏萍,但synchronized并不屬于方法定義的一部分太抓,因此,synchronized關(guān)鍵字不能被繼承令杈。如果在父類中的某個(gè)方法使用了synchronized關(guān)鍵字腻异,而在子類中覆蓋了這個(gè)方法,在子類中的這個(gè)方法默認(rèn)情況下并不是同步的这揣,而必須顯式地在子類的這個(gè)方法中加上synchronized關(guān)鍵字才可以悔常。當(dāng)然,還可以在子類方法中調(diào)用父類中相應(yīng)的方法给赞,這樣雖然子類中的方法不是同步的机打,但子類調(diào)用了父類的同步方法,因此片迅,子類的方法也就相當(dāng)于同步了残邀。這兩種方式的例子代碼如下:
    在子類方法中加上synchronized關(guān)鍵字
class Parent {
   public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
   public synchronized void method() { }
}

在子類方法中調(diào)用父類的同步方法

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

在定義接口方法時(shí)不能使用synchronized關(guān)鍵字。
構(gòu)造方法不能使用synchronized關(guān)鍵字柑蛇,但可以使用synchronized代碼塊來(lái)進(jìn)行同步

修飾一個(gè)靜態(tài)的方法

我們知道靜態(tài)方法是屬于類的而不屬于對(duì)象的芥挣。同樣的,synchronized修飾的靜態(tài)方法鎖定的是這個(gè)類的所有對(duì)象耻台,把SyncThread改造下:

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:25
 */
public class SyncThread implements Runnable {

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public static void testSync() {
            try {
                for (int i = 0;i<5;i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                }
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        testSync();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:0
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8

syncThread1和syncThread2是SyncThread的兩個(gè)對(duì)象空免,但在thread1和thread2并發(fā)執(zhí)行時(shí)卻保持了線程同步。這是因?yàn)閞un中調(diào)用了靜態(tài)方法method盆耽,而靜態(tài)方法是屬于類的蹋砚,所以syncThread1和syncThread2相當(dāng)于用了同一把鎖。

修飾一個(gè)類

用法

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

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public static void testSync() {
        synchronized (SyncThread.class) {
            try {
                for (int i = 0;i<5;i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                }
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        testSync();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8
Thread2:9

A. 無(wú)論synchronized關(guān)鍵字加在方法上還是對(duì)象上摄杂,如果它作用的對(duì)象是非靜態(tài)的坝咐,則它取得的鎖是對(duì)象;如果synchronized作用的對(duì)象是一個(gè)靜態(tài)方法或一個(gè)類析恢,則它取得的鎖是對(duì)類墨坚,該類所有的對(duì)象同一把鎖。
B. 每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖(lock)與之相關(guān)聯(lián)映挂,誰(shuí)拿到這個(gè)鎖誰(shuí)就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼泽篮。
C. 實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開(kāi)銷作為代價(jià)的,甚至可能造成死鎖袖肥,所以盡量避免無(wú)謂的同步控制咪辱。

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
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