Java并发编程之synchronized

向右看齐 2022-06-12 07:25 324阅读 0赞

Java语言的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一个时间，只有一个线程可以进行操作。多线程的同步机制对资源进行加锁，同步用以解决多个线程同时访问时可能出现的问题。

*  对于普通同步方法，锁是当前实例对象。
 *  对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。
 *  对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。

### 1.是否使用synchronized关键字的不同 ###

package com.itmyhome;
    
    class Thread1 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread1(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute();
        }
    }
    
    
    class Example {
        public synchronized void execute() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println("Hello: " + i);
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadTest { 
        /** * @param args */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Example example = new Example();
            Thread t1 = new Thread1(example);
            Thread t2 = new Thread1(example);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

是否在execute()方法前加上synchronized关键字，这个例子程序的执行结果会有很大的不同。  
**如果不加synchronized关键字**，则两个线程同时执行execute()方法，输出是两组并发的。  
**如果加上synchronized关键字**，则会先输出一组0到9，然后再输出下一组，说明两个线程是顺次执行的。

### 2.多个方法的多线程情况 ###

将程序改动一下，Example类中再加入一个方法execute2()。之后再写一个线程类Thread2，Thread2中的run()方法执行的是execute2()。Example类中的两个方法都是被synchronized关键字修饰的。

package com.itmyhome;
    
    class Thread1 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread1(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute();
        }
    }
    
    
    class Thread2 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread2(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute2();
        }
    }
    
    
    class Example {
        public synchronized void execute() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println("Hello: " + i);
            }
        }
    
        public synchronized void execute2() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println("Hello: " + i);
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadTest { 
        /** * @param args */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Example example = new Example();
            Thread t1 = new Thread1(example);
            Thread t2 = new Thread2(example);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

如果一个对象有多个synchronized方法，某一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的。

**结论：**

当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。Java中的每个对象都有一个锁(lock)，或者叫做监视器(monitor)，当一个线程访问某个对象的synchronized方法时，将该对象上锁，其他任何线程都无法再去访问该对象的synchronized方法了(这里是指所有的同步方法，而不仅仅是同一个方法)，直到之前的那个线程执行方法完毕后（或者是抛出了异常），才将该对象的锁释放掉，其他线程才有可能再去访问该对象的synchronized方法。注意这时候是给对象上锁，如果是不同的对象，则各个对象之间没有限制关系。  
**尝试在代码中构造第二个线程对象时传入一个新的Example对象，则两个线程的执行之间没有什么制约关系。**

### 3.考虑静态的同步方法 ###

当一个synchronized关键字修饰的方法同时又被static修饰，之前说过，非静态的同步方法会将对象上锁，但是静态方法不属于对象，而是属于类，它会将这个方法所在的类的Class对象上锁。

**一个类不管生成多少个对象，它们所对应的是同一个Class对象。**

package com.itmyhome;
    
    class Thread1 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread1(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute();
        }
    }
    
    
    class Thread2 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread2(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute2();
        }
    }
    
    
    class Example {
        // 静态同步
        public synchronized static void execute() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println("Hello: " + i);
            }
        }
    
        public synchronized static void execute2() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println("Hello: " + i);
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadTest { 
        /** * @param args */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Example example = new Example();
    
            // 此处即便传入不同的对象，静态方法同步仍然不允许多个线程同时执行
            Example example2 = new Example();
            Thread t1 = new Thread1(example);
            Thread t2 = new Thread2(example2);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

所以如果是静态方法的情况(execute()和execute2()都加上static关键字)，即便是向两个线程传入不同的Example对象，这两个线程仍然是互相制约的，必须先执行完一个，再执行下一个。

**结论：**

如果某个synchronized方法是static的，那么当线程访问该方法时，它锁的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在的类所对应的Class对象。Java中，无论一个类有多少个对象，这些对象会对应唯一一个Class对象，因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，synchronized方法时，它们的执行顺序也是顺序的，也就是说一个线程先去执行方法，执行完毕后另一个线程才开始。

### 4. synchronized块 ###

synchronized块写法：

synchronized(object)
    {　 
    
    }

表示线程在执行的时候会将object对象上锁。（注意这个对象可以是任意类的对象，也可以使用this关键字）。  
这样就可以自行规定上锁对象。

package com.itmyhome;
    
    class Thread1 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread1(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute();
        }
    }
    
    
    class Thread2 extends Thread {
        private Example example;
    
        public Thread2(Example example) {
            this.example = example;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            example.execute2();
        }
    }
    
    
    class Example {
        private Object object = new Object();
    
        public void execute() {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    System.out.println("Hello: " + i);
                }
            }
        }
    
        public void execute2() {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    System.out.println("Hello: " + i);
                }
            }
        }
    }
    
    
    public class ThreadTest { 
        /** * @param args */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Example example = new Example();
            Thread t1 = new Thread1(example);
            Thread t2 = new Thread2(example);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

例子程序4所达到的效果和例子程序2的效果一样，都是使得两个线程的执行顺序进行，而不是并发进行，当一个线程执行时，将object对象锁住，另一个线程就不能执行对应的块。

synchronized方法实际上等同于用一个synchronized块包住方法中的所有语句，然后在synchronized块的括号中传入this关键字。当然，如果是静态方法，需要锁定的则是class对象。

可能一个方法中只有几行代码会涉及到线程同步问题，所以synchronized块比synchronized方法更加细粒度地控制了多个线程的访问，只有synchronized块中的内容不能同时被多个线程所访问，方法中的其他语句仍然可以同时被多个线程所访问（包括synchronized块之前的和之后的）。

注意：被synchronized保护的数据应该是私有的。

**结论：**

*  **synchronized方法**是一种粗粒度的并发控制，某一时刻，只能有一个线程执行该synchronized方法；
 *  **synchronized块**则是一种细粒度的并发控制，只会将块中的代码同步，位于方法内、synchronized块之外的其他代码是可以被多个线程同时访问到的。