Java中synchronized同步锁用法及作用范围

妖狐艹你老母 2023-10-04 19:39 64阅读 0赞

Java 中的 synchronized 关键字可以在多线程环境下用来作为线程安全的同步锁。  
Java中的对象锁和类锁：

> java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是，两个锁实际是有很大的区别的

*  对象锁：是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的。
 *  类锁：是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。

> 我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的。

synchronized 关键字主要有以下几种用法：

*  非静态方法的同步
 *  静态方法的同步
 *  代码块

下面将对对象锁和类锁来分别说明 synchronized 用法：

##### 对象锁 #####

非静态方法使用 synchronized 修饰的写法，修饰实例方法时，锁定的是当前对象：

public synchronized void test(){
        
            // TODO
        }

代码块使用 synchronized 修饰的写法，使用代码块，如果传入的参数是 this，那么锁定的也是当前的对象：

public void test(){
        
            synchronized (this) {
        
                // TODO
            }
        }

##### 类锁 #####

类锁需要 synchronized 来修饰静态 static 方法，写法如下：

public static synchronized void test(){
        
            // TODO
        }

或者使用代码块，需引用当前的类：

public static void test(){
        
            synchronized (TestSynchronized.class) {
        
                // TODO
            }
        }

##### 示例 #####

###### 对象锁的使用示例： ######

定义一个类，方法如下，将 count 自减，从 5 到 0：

测试调用方法如下：

public class Run {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            final TestSynchronized test = new TestSynchronized();
    
            Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus();
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus();
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
        }
    
    }

输出打印结果如下：

Thread-0 - 4
    Thread-0 - 3
    Thread-0 - 2
    Thread-0 - 1
    Thread-0 - 0
    Thread-1 - 4
    Thread-1 - 3
    Thread-1 - 2
    Thread-1 - 1
    Thread-1 - 0

> 两个线程 thread1 和 thread2，同时访问对象的方法，由于该方法是 synchronized 关键字修饰的，那么这两个线程都需要获得该对象锁，一个获得后另一个线程必须等待。  
> 注意：thread1 和 thread2 谁先执行并不一定

本例对于对象锁进行了基础的解释。但是对象锁的范围是怎样的，对象的某个同步方法被一个线程访问后，其他线程能不能访问该对象的其他同步方法，以及是否可以访问对象的其他非同步方法呢，下面对两种进行验证：  
对两个同步方法两个线程的验证：  
修改类如下，加入 minus2() 方法，和 minus() 方法一样：

package com.test.run;
    
    public class TestSynchronized {
        
    
        public synchronized void minus() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
        public synchronized void minus2() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
    }

测试调用如下，两个线程访问不同的方法：

public class Run {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            final TestSynchronized test = new TestSynchronized();
    
            Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus();
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus2();
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    
    }

输出结果如下：

Thread-0 - 4
    Thread-0 - 3
    Thread-0 - 2
    Thread-0 - 1
    Thread-0 - 0
    Thread-1 - 4
    Thread-1 - 3
    Thread-1 - 2
    Thread-1 - 1
    Thread-1 - 0

> 可以看到，某个线程得到了对象锁之后，该对象的其他同步方法是锁定的，其他线程是无法访问的。

下面看是否能访问非同步方法：  
修改类代码如下，将 minus2() 的 synchronized 修饰去掉，代码如下：

public class TestSynchronized {
        
    
        public synchronized void minus() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
        public void minus2() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
    }

测试调用的类不变，如下：

public class Run2 {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            final TestSynchronized test = new TestSynchronized();
    
            Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus();
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus2();
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
        }
    
    }

执行结果如下：

Thread-1 - 4
    Thread-0 - 4
    Thread-1 - 3
    Thread-0 - 3
    Thread-1 - 2
    Thread-0 - 2
    Thread-1 - 1
    Thread-0 - 1
    Thread-1 - 0
    Thread-0 - 0

> 可以看到，结果是交替的，说明线程是交替执行的，说明如果某个线程得到了对象锁，但是另一个线程还是可以访问没有进行同步的方法或者代码。

*  进行了同步的方法（加锁方法）和没有进行同步的方法（普通方法）是互不影响的，一个线程进入了同步方法，得到了对象锁，其他线程还是可以访问那些没有同步的方法（普通方法）。
 *  当获取到与对象关联的内置锁时，并不能阻止其他线程访问该对象，当某个线程获得对象的锁之后，只能阻止其他线程获得同一个锁。

###### 类锁的使用示例： ######

定义一个类，方法如下，将 count 自减，从 5 到 0：

测试调用类如下：

public class Run {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    TestSynchronized.minus();
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    TestSynchronized.minus();
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
        }
    
    }

输出结果如下：

Thread-0 - 4
    Thread-0 - 3
    Thread-0 - 2
    Thread-0 - 1
    Thread-0 - 0
    Thread-1 - 4
    Thread-1 - 3
    Thread-1 - 2
    Thread-1 - 1
    Thread-1 - 0

> 可以看到，类锁和对象锁其实是一样的，由于静态方法是类所有对象共用的，所以进行同步后，该静态方法的锁也是所有对象唯一的。  
> 每次只能有一个线程来访问对象的该非静态同步方法。

类锁的作用和对象锁类似，但是作用范围是否和对象锁一致呢，下面看对象锁和类锁是否等同：  
修改类，两个同步方法，其中一个是静态的：

public class TestSynchronized {
        
    
        public static synchronized void minus() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
        public synchronized void minus2() {
        
            int count = 5;
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
                try {
        
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                }
            }
        }
    
    }

测试调用类如下，静态方法直接用类调用，实例方法由对象来调用：

public class Run {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            final TestSynchronized test = new TestSynchronized();
    
            Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    TestSynchronized.minus();
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
        
    
                @Override
                public void run() {
        
                    test.minus2();
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
        }
    
    }

运行结果：

Thread-1 - 4
    Thread-0 - 4
    Thread-0 - 3
    Thread-1 - 3
    Thread-0 - 2
    Thread-1 - 2
    Thread-0 - 1
    Thread-1 - 1
    Thread-1 - 0
    Thread-0 - 0

> 可以看到两个线程是交替进行的，也就是说类锁和对象锁是不一样的锁，是互相独立的。