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Java多线程之Synchronized的用法

Java多线程之Synchronized的用法

作者: 明教de教主 | 来源:发表于2017-09-10 13:37 被阅读234次

    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

    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

    /**

    • 同步线程
      */
      class SyncThread implements Runnable {
      private static int count;

      public SyncThread() {
      count = 0;
      }

      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的调用:

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

    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
    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:

    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。

    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

    class Counter implements Runnable{
    private int count;

    public Counter() {
    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();
    }
    }
    }
    }

    //非synchronized代码块,未对count进行读写操作,所以可以不用synchronized
    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();
    }
    }
    }

    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

    /**

    • 银行账户类
      */
      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();
      }
      }
      //取钱
      public void withdraw(float amt) {
      amount -= amt;
      try {
      Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
      }
      }

      public float getBalance() {
      return amount;
      }
      }

    /**

    • 账户操作类
      */
      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());
      }
      }
      }

    调用代码:

    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();
    }

    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。

    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
    }
    }

    public void run() {

    }
    }

    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

    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
    }
    }

    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

    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(); }
    }

    在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
    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:

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

    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

    /**

    • 同步线程
      */
      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:

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

    我们把Demo5再作一些修改。
    【Demo6】:修饰一个类

    /**

    • 同步线程
      */
      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:

    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。

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