Java 多线程（二）—— Synchronized

骑猪看日落 2022-03-21 02:44 298阅读 0赞

# 前言 #

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。

# 目录 #

*  修饰代码块
    
     *  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
     *  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
     *  指定要给某个对象加锁
 *  修饰方法
 *  修饰静态方法
 *  修饰类
 *  总结

## 一、修饰代码块 ##

##### 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 ######

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

SyncThread的调用一，如下：

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

输出结果如下：

> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0

分析：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的调用稍微改一下调用二，如下：

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

输出结果如下：

> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread1：0  
> 以上输出结果中，我们可以看到thread1线程执行时，thread2也在执行代码块，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();
            }
        }
    }

输出结果如下：

> 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。

##### 3.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() { 
        	// 给账户对象加锁
            synchronized (account) { 
                account.deposit(500);
                account.withdraw(500);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
            }
        }
    }

输出结果如下：

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

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。`

## 二、修饰方法 ##

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 ######

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

输出结果如下：

> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread1：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0  
> SyncThread2：0

Synchronized作用于整个方法的写法。  
写法一：（个人不推荐这种写法）

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();   
      }
    }

2、在定义接口方法时不能使用synchronized关键字；  
3、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；

## 三、修饰静态方法 ##

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。`我们实现一个类和Demo1一样，进行一些修改如下：

###### 【Demo5】：synchronized修饰静态方法 ######

class SyncStaticThread implements Runnable { 
        private static int count;
    
        public SyncStaticThread() { 
            count = 0;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            method();
        }
    
    	// synchronized 修饰静态方法
        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 static int getCount() { 
            return count;
        }
    }

调用代码:

SyncStaticThread syncThread1 = new SyncStaticThread();
    SyncStaticThread syncThread2 = new SyncStaticThread();
    Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
    Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
    thread1.start();
    thread2.start();

输出结果如下：

> 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。

## 四、修饰类 ##

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】:修饰类 ######

/** * 同步线程 */
    class SyncClassThread implements Runnable { 
        private static int count;
    
        public SyncClassThread() { 
            count = 0;
        }
    
        public static void method() { 
        	// 修饰一个类
            synchronized(SyncClassThread.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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本文为转载文章，除增加了目录外，测试时，稍做了些修改。  
另外，感谢原作者的分享，帮助我更好的理解 `synchronized` 关键字。  
原文：[https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015][https_blog.csdn.net_luoweifu_article_details_46613015]

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