关于Synchroniezd的了解与基本使用

一时失言乱红尘 2023-07-17 15:53 7阅读 0赞

# 关于Synchroniezd的了解与基本使用 #

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### 文章目录 ###

*  关于Synchroniezd的了解与基本使用
 *   *  
     *   *  synchronized 关键字的了解
         *  使用 synchronized 关键字
         *   *  修饰代码块
             *  修饰实例方法
             *  修饰静态方法
         *  应用：双重校验实现线程安全的单例模式

### synchronized 关键字的了解 ###

*  synchronized是同步的意思，而异步对应的是**Asynchronous**在AJAX中这两个概念相当重要
    
     *  同步就是整个处理过程顺序执行，当各个过程都执行完毕，并返回结果。是一种**线性执行**的方式，**执行的流程不能跨越**。一般用于流程性比较强的程序，比如用户登录，需要对用户验证完成后才能登录系统。
     *  异步则是只是发送了调用的指令，调用者无需等待被调用的方法完全执行完毕；而是继续执行下面的流程。是一种并行处理的方式，不必等待一个程序执行完，可以执行其它的任务，比如页面数据加载过程，不需要等所有数据获取后再显示页面。
     *  他们的区别就在于一个需要等待，一个不需要等待，在部分情况下，我们的项目开发中都会优先选择不需要等待的异步交互方式，比如日志记录就可以使用异步方式进行保存

注意奥，这个同步异步不要与多线程的概念混淆

\- synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的**同步性**，synchronized关键字可以**保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行**–>

*  另外，在 Java 早期版本中，synchronized属于**重量级锁**，效率低下，因为**监视器锁（monitor）**\-是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的，Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。学过操作系统相关知识的同学，我们知道，如果要挂起或者唤醒一个线程，都需要操作系统帮忙完成，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，这也是为什么早期的 synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方对从 JVM 层面对synchronized 较大优化，所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了，JDK1.6对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、**轻量级**锁等技术来**减少锁操作的开销**

### 使用 synchronized 关键字 ###

**synchronized关键字最主要的使用方式：**

*  **修饰实例方法:** 作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
 *  **修饰静态方法:** 也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例。
 *  **修饰代码块:** 指定加锁对象，对指定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

#### 修饰代码块 ####

具体一点：一个线程访问一个对象中的synchronized(对象)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞，**这里的o也被称为锁对象，任何线程要执行先要拿到锁对象**

class T {
        
        private int count =10;
        private Object o=new Object();
    
        public void m(){
        
            synchronized (o){
           //任何线程要执行下面的代码，必须先拿到o的锁
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
            }
        }
    }

修饰代码块还有一个简化写法，可以不用每次都去新建对象作为锁对象

class T {
        
        private int count=10;
        public void m(){
        
            synchronized (this){
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
            }
        }
    }

我们知道，谁调用谁是this，那么通过推导，这里的this等效类型为T的对象

#### 修饰实例方法 ####

class T {
        
        private int count=10;
        public synchronized void m(){
        
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
        }
    }

同理，执行该代码的线程，首先要获得m方法的、类型为T的实例（锁对象）

#### 修饰静态方法 ####

class T {
        
        private static int count=10;
    
        public synchronized static void m(){
            //这里等同于synchronized(yxxy.c_001.T.class)
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
        }
    
        public static void mm(){
        
            synchronized (T.class){
         //这里写synchronized(this)是否可以?
                count--;
            }
        }
    }

解释：因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管new了多少个对象，只有一份），所以如果一个线程 A 调用一个实例对象的**非静态** 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锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁**

**什么样的代码放入synchronized中？**

1.代码被多个线程访问  
2.代码中有共享的数据  
3.共享数据被多条语句操作

### 应用：双重校验实现线程安全的单例模式 ###

public class Singleton {
        
    
        private volatile static Singleton uniqueInstance;
    
        private Singleton() {
        
        }
    
        public static Singleton getUniqueInstance() {
        
           //先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码
            if (uniqueInstance == null) {
        
                //类对象加锁
                synchronized (Singleton.class) {
        
                    if (uniqueInstance == null) {
        
                        uniqueInstance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return uniqueInstance;
        }
    }

uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰是很有必要的， **uniqueInstance = new Singleton();** 这段代码其实是分为三步执行：

1.  为 uniqueInstance 分配内存空间
2.  初始化 uniqueInstance
3.  将 uniqueInstance 指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有**指令重排**的特性，执行顺序有可能变成 `1->3->2`。指令重排在**单线程环境下不会出现问题**，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执行了 1 和 3，此时 T2 调用 `getUniqueInstance()` 后发现 **uniqueInstance** 不为空，因此返回 **uniqueInstance**，但此时 **uniqueInstance** 还未被初始化。

使用 volatile 可以**禁止 JVM 的指令重排**，保证在多线程环境下也能正常运行（保证线程安全）