synchronized用法详解

梦里梦外; 2024-04-21 19:07 7阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *   *  一、什么是synchronized
         *  二、synchronized的四种用法
         *   *  2.1、修饰一个代码块
             *  2.2、修饰一个方法
             *  2.3、修饰一个静态的方法
             *  2.4、修饰一个类
         *  三、使用案例分析
         *   *  3.1、修饰一个代码块
             *  3.2、修饰一个方法
             *  3.3、修饰一个静态的方法
             *  3.4、修饰一个类
             *  3.5 经典用法：
     *  总结

#### 一、什么是synchronized ####

synchronized 是 Java 中的关键字，是一种同步锁。**主要应用于多线程环境下保证线程的安全性。**

#### 二、synchronized的四种用法 ####

##### 2.1、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;

##### 2.2、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;

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。

##### 2.3、修饰一个静态的方法 #####

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;

##### 2.4、修饰一个类 #####

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。

#### 三、使用案例分析 ####

##### 3.1、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。**

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;
    	   }
    }
     
    public class SynchronizedDemo {
        
    	public static void main(String args[]){
        
    //test01
    //		SyncThread s1 = new SyncThread();
    //		SyncThread s2 = new SyncThread();
    //		Thread t1 = new Thread(s1);
    //		Thread t2 = new Thread(s2);
    //test02		
    		SyncThread s = new SyncThread();
    		Thread t1 = new Thread(s);
    		Thread t2 = new Thread(s);
    		
    		t1.start();
    		t2.start();
    	}
    }

Test01

![在这里插入图片描述][57ddcde9027f4ff7ac14dc36fa43df26.png]

test02

![在这里插入图片描述][a5b57f659b2e499caa9bdf135bc40faa.png]

从运行结果test02可以看出当两个并发线程(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

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。

**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。（作业：自行验证）**

**3）指定要给某个对象加锁**

package CompleteFuture;
     
     
    /**
     * 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());
            }
        }
    }
     
     
    public class SynchDemo2 {
        
        //public static final Object signal = new Object(); // 线程间通信变量
        //将account改为Demo00.signal也能实现线程同步
        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();
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][e9b7d8a4384d42b9b6c86a66869fc9f4.png]

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。

3.3 .1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
       }
    }

3.3.2 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() {
        
     
       }
    }

##### 3.2、修饰一个方法 #####

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

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();   }
    }

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。

##### 3.3、修饰一个静态的方法 #####

/**
     * 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();
       }
    }
     
    public class Demo00{
        
    	
    	public static void main(String args[]){
        
    		SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
    		SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
    		Thread t1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
    		Thread t2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
    		t1.start();
    		t2.start();
    	}
    }

![在这里插入图片描述][f5bd82a2385e4f2ba7d27fc6f06478d9.png]

syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在t1和t2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。

##### 3.4、修饰一个类 #####

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。

/**
     * 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();
       }
    }

##### 3.5 经典用法： #####

消费者与生产者

package CompleteFuture;
     
    import java.util.Random;
     
    public class ProducerAndConsumer {
        
        public static void main(String[] args) {
        
     
            //多线程如何编写
            // 1、线程操作资源类
            // 2、创建资源类 ，在资源类中创建属性和操作资源方法
            Product product = new Product();
            for (int i = 1; i < 10; i++) {
        
                new Thread(new Runnable() {
        
                    @Override
                    public void run() {
        
                        product.product();
                    }
                },"生产者: "+i).start();
            }
     
            
            for (int i = 1; i <10; i++) {
        
                new Thread(new Runnable() {
        
                    @Override
                    public void run() {
        
                        product.consume();
                    }
                },"消费者: "+i).start();
            }
        }
        
    }
     
    // 资源类
    class Product{
        
     
        private volatile int num = 0;
        
        public synchronized void  product(){
        
     
            // 1、馒头有的多我就可以不生产
            while (num !=0){
        
     
                try {
        
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 一次生产五个
            for (int i = 0; i <5 ; i++) {
        
                ++num;
            }
            
            // 产生了馒头通知消费者
            this.notifyAll();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产后剩余馒头："+num);
     
        }
     
     
        public synchronized void  consume(){
        
     
            // 1、如果没有馒头我就等待，阻塞消费
            while (num  == 0){
        
     
                try {
        
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 一次吃2个
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
                if(num>0) {
        
                    --num;
                }
            }
     
            // 模拟消耗馒头1s
            try {
        
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            this.notifyAll();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费后剩余馒头："+num);
        }
    }

单例模式（双重检测）：

### 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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