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Java中Synchronized的用法
阅读量:4292 次
发布时间:2019-05-27

本文共 11986 字,大约阅读时间需要 39 分钟。

原文: 
作者: 
转载请标名出处


《》一文详细讲述了线程、进程的关系及在中的表现,这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下线程同步中的一个重要的概念synchronized.

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

/** * 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;   }} 
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SyncThread的调用:

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

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


  1. 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());      }   }} 
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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();} 
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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   }} 
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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() { }}
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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();      }   }} 
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Synchronized作用于整个方法的写法。 
写法一:

public synchronized void method(){   // todo} 
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写法二:

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