Synchronized三种用法

作者: c_ychao | 来源:发表于2018-04-14 13:22 被阅读0次

    首先我们了解到Java中的线程同步锁可以是任意对象。
    这里我们介绍synchronized的三种应用方式:

    1.作用于实例方法,当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁;

    2.作用于静态方法,当前类加锁,进去同步代码前要获得当前类对象的锁;

    3.作用于代码块,这需要指定加锁的对象,对所给的指定对象加锁,进入同步代码前要获得指定对象的锁。

    这三种应用方式接下来分别介绍

    synchronized修饰实例方法(普通方法)

      使用时,作用范围为整个函数,这里所谓的实例锁就是调用该实例方法(不包括静态方法)的对象。不多BB,上代码:
    【demo1】

    public class SyncTest implements Runnable{
        //共享资源变量
        int count = 0;
    
        @Override
        public synchronized void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                increaseCount();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+count++);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            SyncTest syncTest1 = new SyncTest();
    //        SyncTest syncTest2 = new SyncTest();
            Thread thread1 = new Thread(syncTest1,"thread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncTest1, "thread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    
     /**
         * 输出结果
         thread1:0
         thread1:1
         thread1:2
         thread1:3
         thread1:4
         thread2:5
         thread2:6
         thread2:7
         thread2:8
         thread2:9
         */
    

      代码中开启了两个线程去操作一个变量(共享变量),count++是先读取值,再写回一个新值。我们想一下,如果第一个线程执行这一过程中,第二个线程拿到写回之前的count值,做count++操作,那么这就造成了线程不安全。所以这里在run方法加上synchronized,获取一个对象锁,代码中的实例锁就是syncTest1了。
      同时我们从输出结果看出:当一个线程正在访问一个对象synchronized实例方法时,别的线程是访问不了的。一个对象一把锁说的就是这个,当线程获取了该对象的锁后,其他线程无法获取该对象的锁,当然就访问不了该对象的synchronized方法,但是!但是!但是!可以访问该对象的其他未被synchronized修饰的方法。
      如果是一个线程 A 需要访问实例对象 obj1 的 synchronized 方法 f1(当前对象锁是obj1),另一个线程 B 需要访问实例对象 obj2 的 synchronized 方法 f2(当前对象锁是obj2),这样是允许的,因为两个实例对象锁并不同相同,此时如果两个线程操作数据并非共享的,线程安全是有保障的,遗憾的是如果两个线程操作的是共享数据,那么线程安全就有可能无法保证了。我们把上面代码中的main方法中的注释放开,表达这一线程不安全的现象
    【demo2】

    public class SyncTest implements Runnable{
        //共享资源变量
        int count = 0;
    
        @Override
        public synchronized void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+count++);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            SyncTest syncTest1 = new SyncTest();
            SyncTest syncTest2 = new SyncTest();
            Thread thread1 = new Thread(syncTest1,"thread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncTest2, "thread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
        /**
         * 输出结果
            thread1:0
            thread2:0
            thread1:1
            thread2:1
            thread1:2
            thread2:2
            thread1:3
            thread2:3
            thread1:4
            thread2:4
         */
    }
    

      我们从输出结果来看,两个线程可能同时拿到共享变量去做count++操作。上述操作中虽然我们的run方法还是使用synchronized修饰,但是我们new了两个实例。这就意味存在了两个不同的实例锁,thread1和thread2分别进入了syncTest1和syncTest2的实例锁,当然保证不了线程安全。但是我们也有解决方案啦:如果synchronized修饰的是静态方法呢?下面我们再介绍修饰静态方法。

    synchronized修饰静态方法

      我们知道静态方法是不属于当前实例的,而是属性类的,那么这个锁就是类的class对象锁,上述问题引刃而解,请看代码:
    【demo3】

    public class SyncTest implements Runnable {
        //共享资源变量
        static int count = 0;
    
        @Override
        public synchronized void run() {
            increaseCount();
        }
    
        private synchronized static void increaseCount() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count++);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            SyncTest syncTest1 = new SyncTest();
            SyncTest syncTest2 = new SyncTest();
            Thread thread1 = new Thread(syncTest1, "thread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncTest2, "thread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
        /**
         * 输出结果
         thread1:0
         thread1:1
         thread1:2
         thread1:3
         thread1:4
         thread2:5
         thread2:6
         thread2:7
         thread2:8
         thread2:9
         */
    }
    

      瞧瞧输出结果,问题解决了没?同样是new了两个不同实例,却保持了线程同步。那是我们synchronizd修饰的是静态方法,run方法中调用这个静态方法,再说一次 静态方法不属于当前实例,而是属于类。所以这个方案其实是用的一个把锁,而这个锁就是这个类的class对象锁。
      需要注意的是如果一个线程A调用一个实例对象的非static synchronized方法,而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的class对象,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁(结合demo2,demo3)。

    synchronized修饰代码块

      首先这个使用时的场景是:在某些情况下,我们编写的方法体可能比较大,同时存在一些比较耗时的操作,而需要同步的代码又只有一小部分,如果直接对整个方法进行同步操作,可能会得不偿失,此时我们可以使用同步代码块的方式对需要同步的代码进行包裹,这样就无需对整个方法进行同步操作了。所以他的作用范围为synchronizd(obj){}的这个大括号中
    【demo4】

    public class SyncTest implements Runnable {
        //共享资源变量
        static int count = 0;
        private byte[] mBytes = new byte[0];
    
        @Override
        public synchronized void run() {
            increaseCount();
        }
    
        private void increaseCount() {
            //假设省略了其他操作的代码。
            //……………………
            synchronized (this) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count++);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            SyncTest syncTest1 = new SyncTest();
            SyncTest syncTest2 = new SyncTest();
            Thread thread1 = new Thread(syncTest1, "thread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncTest2, "thread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
        /**
         * 输出结果
         thread1:0
         thread2:0
         thread1:1
         thread2:2
         thread2:4
         thread1:3
         thread2:5
         thread1:5
         thread2:7
         thread1:6
         */
    }
    

      从输出结果看出,这个demo并没有保证线程安全,因为我们指定锁为this,指的就是调用这个方法的实例对象。这里我们new了两个不同的实例对象syncTest1,syncTest2,所以有两个锁,thread1与thread2分别进入自己传入的对象锁的线程执行increaseCount方法,做成线程不安全。如果把demo4的成员变量注释放开,并将mBytes传入synchronized后面的括号中,也是线程不安全的结果。这里之所以加上mBytes这个对象是为了说明synchronized后面的括号中是可以指定任意对象充当锁的,而零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济。当然,如果要使用这个经济实惠的锁并保证线程安全,那就不能new出多个不同实例对象出来啦。如果你非要想new两个不同对象出来,又想保证线程同步的话,那么synchronized后面的括号中可以填入SyncTest.class,表示这个类对象作为锁,自然就能保证线程同步啦。使用方法为:

    synchronized(xxxx.class){
      //todo
    }
    

    总结

    1. 修饰普通方法 一个对象中的加锁方法只允许一个线程访问。但要注意这种情况下锁的是访问该方法的实例对象, 如果多个线程不同对象访问该方法,则无法保证同步。

    2. 修饰静态方法 由于静态方法是类方法, 所以这种情况下锁的是包含这个方法的类,也就是类对象;这样如果多个线程不同对象访问该静态方法,也是可以保证同步的。

    3. 修饰代码块 其中普通代码块 如Synchronized(obj) 这里的obj 可以为类中的一个属性、也可以是当前的对象,它的同步效果和修饰普通方法一样;Synchronized方法 (obj.class)静态代码块它的同步效果和修饰静态方法类似。

    参考资料:
    http://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483
    http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015

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