synchronized与ReentrantLock

最新推荐文章于 2025-07-25 16:49:16 发布

ChaoticNg

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分类专栏：多线程、并发文章标签：并发 java

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本文详细介绍了Java中synchronized的三种应用方式：修饰实例方法、静态方法和同步代码块。强调了它们在保证线程安全上的作用，以及在不同场景下的适用性和区别。例如，修饰实例方法时锁住的是当前实例，而修饰静态方法时锁住的是当前类的class对象。同步代码块则允许更细粒度的锁控制，可以减少不必要的同步开销。此外，文章还对比了synchronized与Lock接口在可重入性、异常处理和响应中断等方面的异同。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

参考：https://segmentfault.com/a/1190000012203437?utm_source=tag-newest

一、synchronized的三种应用方式

synchronized关键字最主要有以下3种应用方式，下面分别介绍

修饰实例方法，作用于当前实例加锁，进入同步代码前要获得 当前实例 的锁
修饰静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得 当前类对象 的锁
修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得 给定对象 的锁

①synchronized作用于实例方法

所谓的实例对象锁就是用synchronized修饰实例对象中的实例方法，注意是实例方法不包括静态方法。

package sychronized;
import static net.mindview.util.Print.*;
import java.util.concurrent.*;

public class AccountingSync2 implements Runnable {
    //共享资源(临界资源)
    static int i = 0;

    //synchronized 修饰实例方法
    synchronized void getI() {
        if (i % 1000000 == 0) {
            print(i);
        }
    }

    public synchronized void increase() {
        i++;
        getI();
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
            increase();
        }
        print(i);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        AccountingSync2 accountingSync2 = new AccountingSync2();
        exec.execute(accountingSync2);
        exec.execute(accountingSync2);
        exec.shutdown();
    }
}

最后的结果为：
1000000
1519541
2000000
2000000

上述代码中，我们开启两个线程操作同一个共享资源即变量i，由于i++操作并不具备原子性，该操作是先读取值，然后写回一个新值，相当于原来的值加上1，分两步完成，如果第二个线程在第一个线程读取旧值和写回新值期间读取i的域值，那么第二个线程就会与第一个线程一起看到同一个值，并执行相同值的加1操作，这也就造成了线程安全失败，因此对于increase方法必须使用synchronized修饰，以便保证线程安全。
此时注意到synchronized修饰的是实例方法increase，在这样的情况下，当前线程的锁便是实例对象instance，注意Java中的线程同步锁可以是任意对象。
当一个线程正在访问一个对象的 synchronized 实例方法，那么其他线程不能访问该对象的其他 synchronized 方法，毕竟一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所以无法访问该对象的其他synchronized实例方法，但是其他线程还是可以访问该实例对象的其他非synchronized方法，但是一个 synchronized 方法可以调用另一个需要获得同样锁的synchronized方法，因为已经获取了锁。
如果是一个线程 A 需要访问实例对象 obj1 的 synchronized 方法 f1(当前对象锁是obj1)，另一个线程 B 需要访问实例对象 obj2 的 synchronized 方法f2(当前对象锁是obj2)，这样是允许的，因为两个实例对象锁并不同相同，此时如果两个线程操作数据并非共享的，线程安全是有保障的，遗憾的是如果两个线程操作的是共享数据，那么线程安全就有可能无法保证了。

package sychronized;

import static net.mindview.util.Print.*;
import java.util.concurrent.*;

public class AccountingSync2 implements Runnable {
    //共享资源(临界资源)
    static int i = 0;

    //synchronized 修饰实例方法
    synchronized void getI() {
        if (i % 1000000 == 0) {
            print(i);
        }
    }

    public synchronized void increase() {
        i++;
        getI();
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
            increase();
        }
        print(i);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        AccountingSync2 accountingSync2 = new AccountingSync2();
        exec.execute(accountingSync2);
        exec.execute(new AccountingSync2());
        exec.shutdown();
    }
}

#输出结果：
1000000
1249050
1329218

上述代码与前面不同的是我们同时创建了两个新实例AccountingSync2，然后启动两个不同的线程对共享变量i进行操作，但很遗憾操作结果是1329218而不是期望结果2000000。
虽然我们使用synchronized修饰了increase方法，但却new了两个不同的实例对象，这也就意味着存在着两个不同的实例对象锁，因此两个进程都会进入各自持有对象的对象锁，也就是说两个线程使用的是不同的锁，因此线程安全是无法保证的。
解决这种困境的的方式是将synchronized作用于静态的increase方法，这样的话，对象锁就当前类对象，由于无论创建多少个实例对象，但对于的类对象拥有只有一个，所有在这样的情况下对象锁就是唯一的。下面我们看看如何使用将synchronized作用于静态的increase方法。

②synchronized作用于静态方法

当synchronized作用于静态方法时，其锁就是当前类的class对象锁。由于静态成员不专属于任何一个实例对象，是类成员，因此通过class对象锁可以控制静态成员的并发操作。需要注意的是如果一个线程A调用一个实例对象的非static 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 class 对象，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。

package sychronized;
import static net.mindview.util.Print.*;
import java.util.concurrent.*;

class OtherTask implements Runnable{
    AccountingSyncClass accounting = new AccountingSyncClass();
    @Override
    public void run(){
        for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
            accounting.increaseForObject();
        }
        print(accounting.getI());
    }
}

public class AccountingSyncClass implements Runnable {
    //共享资源(临界资源)
    private static int i = 0;

    //synchronized 修饰实例方法
    public synchronized void increaseForObject() {
        i++;
    }

    public synchronized static void increase() {
        i++;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 1000000; j++) {
            increase();
        }
        print(i);
    }
    
    public int getI(){
        return i;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        exec.execute(new AccountingSyncClass());
        exec.execute(new AccountingSyncClass());
        exec.execute(new OtherTask()); // 1
        exec.shutdown();
    }
}

输出结果为：
1459696
2692181
2754098

注释掉代码中的 1 那一行代码的输出结果为：
1468495
2000000

由于synchronized关键字修饰的是静态increase方法，与修饰实例方法不同的是，其锁对象是当前类的class对象。
注意代码中的increase4Obj方法是实例方法，其对象锁是当前实例对象，如果别的线程调用该方法，将不会产生互斥现象，毕竟锁对象不同，但我们应该意识到这种情况下可能会发现线程安全问题(操作了共享静态变量i)。
因此在设计同步代码的时候一定要仔细思考到底该用多大的同步粒度和该对什么对象使用同步操作。

③synchronized同步代码块

除了使用关键字修饰实例方法和静态方法外，还可以使用同步代码块，在某些情况下，我们编写的方法体可能比较大，同时存在一些比较耗时的操作，而需要同步的代码又只有一小部分，如果直接对整个方法进行同步操作，可能会得不偿失，此时我们可以使用同步代码块的方式对需要同步的代码进行包裹，这样就无需对整个方法进行同步操作了。

public class AccountingSync implements Runnable{
    static AccountingSync instance=new AccountingSync();
    static int i=0;
    @Override
    public void run() {
        //省略其他耗时操作....
        //使用同步代码块对变量i进行同步操作,锁对象为instance
        synchronized(instance){
            for(int j=0;j<1000000;j++){
                    i++;
              }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1=new Thread(instance);
        Thread t2=new Thread(instance);
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(i);
    }
}

从代码看出，将synchronized作用于一个给定的实例对象instance，即当前实例对象就是锁对象，每次当线程进入synchronized包裹的代码块时就会要求当前线程持有instance实例对象锁。
如果当前有其他线程正持有该对象锁，那么新到的线程就必须等待，这样也就保证了每次只有一个线程执行i++操作。
当然除了instance作为对象外，我们还可以使用this对象(代表当前实例)或者当前类的class对象作为锁。

//this,当前实例对象锁
synchronized(this){
    for(int j=0;j<1000000;j++){
        i++;
    }
}

//class对象锁
synchronized(AccountingSync.class){
    for(int j=0;j<1000000;j++){
        i++;
    }
}

二、共同点与区别

两者都是可重入锁
两者都是可重入锁。就是说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁
Lock是java的一个interface接口，而synchronized是Java中的关键字
synchronized是由JDK实现的，不需要程序员编写代码去控制加锁和释放；Lock的接口如下：

public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

synchronized修饰的代码在执行异常时，jdk会自动释放线程占有的锁，不需要程序员去控制释放锁，因此不会导致死锁现象发生；但是，当Lock发生异常时，如果程序没有通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此Lock一般都是在finally块中释放锁；格式如下：

Lock lock = new LockImpl; // new 一个Lock的实现类
lock.lock();  // 加锁
try{
    //todo
}catch(Exception ex){
     // todo
}finally{
    lock.unlock();   //释放锁
}

Lock可以让等待锁的线程响应中断处理，如tryLock(long time, TimeUnit unit)，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够中断，程序员无法控制；
ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。 ReentrantLock默认情况是非公平的，可以通过 ReentrantLock类的ReentrantLock(boolean fair)构造方法来制定是否是公平的；