java synchronized

本文通过三个具体示例,深入探讨了Java中锁机制的工作原理,包括synchronized关键字的使用及其实现方式,揭示了不同场景下线程间的互斥与同步行为。

在并发环境下,解决共享资源冲突问题时,可以考虑使用锁机制。

synchronized同步

当使用同步块时,如果方法下的同步块都同步到一个对象上的锁,则所有的任务(线程)只能互斥的进入这些同步块。

举例说明:

1、Test1.java演示了4个线程(包括main线程)试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中

线程1调用method1

线程2调用method2

线程3调用method3

main也调用method3

不仅仅线程3main是互斥的,实际上4个线程都是互斥的,因为他们都同步到了一个对象上(当前对象 synchronized (this)),所以对它们的方法依然是互斥的。

2、Test2.java演示了2个线程(包括main线程)试图进入某个类的同一个同步方法中,另外两个线程进入非同步方法。

线程1调用同步方法method1

线程2调用method2

线程3调用method3

main调用同步方法method1

线程1main是互斥的,

如果先启动线程1,则线程1,线程2,线程3是独立进行的。执行完线程1,才会执行main

如果先启动线程main,则main,线程2,线程3是独立进行的。执行完main,才会执行线程1

3、Test3.java演示了三个线程试图进入某个类的三个不同的方法的同步块中,这些同步块处在不同的方法中,并且是同步到三个不同的对象(synchronized (obj1),synchronized(obj2),synchronized (obj3)),所以这三个线程是独立进行的,并不是互斥的。

package com.jialin;

/**
 * 抽象测试类
 * @author jialin
 *
 */
public abstract class AbstractTest {
	public void Method1()
	{}
	public void Method2()
	{}
	public void Method3()
	{}
}


package com.jialin;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 测试java 锁
 * @author jialin
 *
 */
public class Test1 extends AbstractTest{
	
	public void Method1() {
		
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------begin---
	
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()
				+ ":not synchronized part in Method1()");
		
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------end---
		
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method1("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public void Method2() {
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------begin---
		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()
				+ ":not synchronized part in Method2()");
		
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------end---
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method2("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public void Method3() {
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------begin---
		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()
				+ ":not synchronized part in Method3()");
		
		//-----这一部分未加锁,可以运行到------end---
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method3("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		//初始化Test1对象
		final AbstractTest ts = new Test1();
		
		//线程1
		Thread1 thread1=new Thread1(ts);
		thread1.start();
		
		//线程2
		Thread2 thread2=new Thread2(ts);
		thread2.start();
		
		//线程3
		Thread3 thread3=new Thread3(ts);
		thread3.start();
		
		//main线程
		ts.Method3();
	}
}




运行结果:

Thread-0:not synchronized part in Method1()
Thread-0:synchronized in Method1(0)
main:not synchronized part in Method3()
Thread-1:not synchronized part in Method2()
Thread-2:not synchronized part in Method3()
Thread-0:synchronized in Method1(1)
Thread-0:synchronized in Method1(2)
Thread-0:synchronized in Method1(3)
Thread-0:synchronized in Method1(4)
Thread-2:synchronized in Method3(0)
Thread-2:synchronized in Method3(1)
Thread-2:synchronized in Method3(2)
Thread-2:synchronized in Method3(3)
Thread-2:synchronized in Method3(4)
Thread-1:synchronized in Method2(0)
Thread-1:synchronized in Method2(1)
Thread-1:synchronized in Method2(2)
Thread-1:synchronized in Method2(3)
Thread-1:synchronized in Method2(4)
main:synchronized in Method3(0)
main:synchronized in Method3(1)
main:synchronized in Method3(2)
main:synchronized in Method3(3)
main:synchronized in Method3(4)

package com.jialin;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test2 extends AbstractTest {

	public synchronized void Method1() {
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()
					+ ":synchronized in Method1("+i+")");
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	public void Method2() {

		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()
					+ ":no synchronized in Method2("+i+")");
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	public void Method3() {
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()
					+ ":no synchronized in Method3("+i+")");
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}

		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 初始化Test1对象
		final AbstractTest ts = new Test2();

		// 线程1
		Thread1 thread1 = new Thread1(ts);
		thread1.start();

		// 线程2
		Thread2 thread2 = new Thread2(ts);
		thread2.start();
		
		//线程3
		Thread3 thread3=new Thread3(ts);
		thread3.start();

		// main线程
		ts.Method1();
	}
}


运行结果:

Thread-0:synchronized in Method1(0)
Thread-1:no synchronized in Method2(0)
Thread-2:no synchronized in Method3(0)
Thread-0:synchronized in Method1(1)
Thread-1:no synchronized in Method2(1)
Thread-2:no synchronized in Method3(1)
Thread-1:no synchronized in Method2(2)
Thread-0:synchronized in Method1(2)
Thread-2:no synchronized in Method3(2)
Thread-1:no synchronized in Method2(3)
Thread-0:synchronized in Method1(3)
Thread-2:no synchronized in Method3(3)
Thread-1:no synchronized in Method2(4)
Thread-2:no synchronized in Method3(4)
Thread-0:synchronized in Method1(4)
main:synchronized in Method1(0)
main:synchronized in Method1(1)
main:synchronized in Method1(2)
main:synchronized in Method1(3)
main:synchronized in Method1(4)

package com.jialin;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test3 extends AbstractTest {
    private Object obj1=new Object();
    private Object obj2=new Object();
    private Object obj3=new Object();
    
	public void Method1() {
		synchronized (obj1) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method1("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public void Method2() {

		synchronized (obj2) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method2("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public void Method3() {
		synchronized (obj3) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ ":synchronized in Method3("+i+")");
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 初始化Test1对象
		final AbstractTest ts = new Test3();

		// 线程1
		Thread1 thread1 = new Thread1(ts);
		thread1.start();

		// 线程2
		Thread2 thread2 = new Thread2(ts);
		thread2.start();
		
		//线程3
		Thread3 thread3=new Thread3(ts);
		thread3.start();

	}
}

运行结果:

Thread-0:synchronized in Method1(0)
Thread-1:synchronized in Method2(0)
Thread-2:synchronized in Method3(0)
Thread-1:synchronized in Method2(1)
Thread-0:synchronized in Method1(1)
Thread-2:synchronized in Method3(1)
Thread-0:synchronized in Method1(2)
Thread-2:synchronized in Method3(2)
Thread-1:synchronized in Method2(2)
Thread-0:synchronized in Method1(3)
Thread-2:synchronized in Method3(3)
Thread-1:synchronized in Method2(3)
Thread-0:synchronized in Method1(4)
Thread-2:synchronized in Method3(4)
Thread-1:synchronized in Method2(4)

package com.jialin;

public class Thread1 extends Thread {

	private AbstractTest ts;
	
	public Thread1(AbstractTest ts)
	{
		this.ts=ts;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		ts.Method1();
	}
  
}


package com.jialin;

public class Thread2 extends Thread {
	private AbstractTest ts;

	public Thread2(AbstractTest ts) {
		this.ts = ts;
	}

	@Override
	public void run() {
		ts.Method2();
	}
}


package com.jialin;

public class Thread3 extends Thread {
	private AbstractTest ts;

	public Thread3(AbstractTest ts) {
		this.ts = ts;
	}

	@Override
	public void run() {
		ts.Method3();
	}
}

<think>嗯,用户问的是Java中的synchronized关键字,我得先回忆一下相关知识。首先,synchronized是用来处理多线程同步的,确保线程安全。应该从它的作用开始讲,比如同步方法、代码块,还有对象锁、类锁的区别。 然后,可能需要解释为什么需要synchronized,比如防止数据竞争,保证原子性、可见性、有序性。这里要联系到JMM(Java内存模型),不过用户可能不需要太深入,但至少得提到这些概念。 接下来,应用场景,比如实例方法同步、静态方法同步、同步代码块。要分别举例子说明,比如用synchronized修饰方法和代码块的区别,以及使用不同对象作为锁的情况。 还有需要注意的地方,比如锁的范围过大可能影响性能,或者死锁的问题。不过用户可能更关注基本用法,所以这部分可以简单带过,但还是要提醒注意事项。 用户可能对锁的机制不太清楚,比如对象监视器(monitor)的概念,每个对象都有一个monitor,进入synchronized块需要获取monitor的所有权。这部分需要解释清楚,但不要过于底层。 可能还需要比较一下synchronized和Lock接口的区别,比如synchronized是关键字,自动释放锁,而Lock需要手动释放,不过用户没有问这个,可能暂时不需要展开。 另外,要纠正一些常见的误解,比如synchronized只是锁对象,而不是代码。同一个对象的synchronized方法会被串行访问,不同对象则不会互相影响。静态方法锁的是类对象,所以所有实例都会被影响。 最后,总结一下使用synchronized的最佳实践,比如尽量减小同步范围,使用私有对象作为锁,避免锁住公共资源或类对象,除非必要。可能还要提到在Java 5之后synchronized的优化,比如偏向锁、轻量级锁、重量级锁的升级过程,但用户可能不需要太详细,所以简单提一下性能改进即可。 需要确保例子正确,比如同步代码块的写法,锁对象的使用。可能还要注意语法是否正确,比如synchronized后面的括号里的对象,或者直接修饰方法时的隐式锁对象。 总之,结构应该是先介绍synchronized的作用,然后用法,包括方法和代码块,再讲锁的机制,注意事项,最后应用场景和最佳实践。确保语言通俗易懂,例子清晰,避免过于技术化的术语,但又要准确。</think>Java 中的 `synchronized` 是用于实现线程同步的关键字,主要用于解决多线程环境下的**数据竞争**和**原子性**问题。以下是分步解析: --- ### 一、`synchronized` 的核心作用 1. **互斥访问** 确保同一时刻只有一个线程能访问被保护的代码或对象,避免并发修改导致数据不一致。 2. **内存可见性** 通过同步机制强制线程从主内存读取共享变量,而不是使用本地缓存。 3. **原子性** 保证同步代码块内的操作不可分割,要么全部执行,要么完全不执行。 --- ### 二、`synchronized` 的用法 #### 1. 同步实例方法 - **锁对象**:当前实例(`this`) - **适用场景**:保护实例变量的线程安全。 ```java public synchronized void add(int value) { this.count += value; } ``` #### 2. 同步静态方法 - **锁对象**:类的 `Class` 对象(如 `MyClass.class`) - **适用场景**:保护静态变量的线程安全。 ```java public static synchronized void staticMethod() { // 操作静态变量 } ``` #### 3. 同步代码块 - **锁对象**:可以是任意对象(建议用私有对象,避免外部干扰) - **适用场景**:减少锁的粒度,提升性能。 ```java private final Object lock = new Object(); public void doSomething() { synchronized(lock) { // 需要同步的代码 } } ``` --- ### 三、底层原理 1. **监视器锁(Monitor)** - 每个 Java 对象都与一个监视器关联。 - 线程进入 `synchronized` 块时,需先获取对象的监视器锁;退出时自动释放锁。 2. **字节码实现** - 通过 `monitorenter` 和 `monitorexit` 指令实现锁的获取和释放。 --- ### 四、注意事项 1. **锁的范围** 尽量缩小同步代码块的范围,避免不必要的性能损耗。 2. **死锁风险** 避免嵌套获取多个锁,或确保所有线程以相同顺序获取锁。 3. **锁对象的选择** - 不要使用字符串常量或基本类型包装类(如 `Integer`)作为锁。 - 建议用 `private final Object` 作为专用锁。 --- ### 五、典型应用场景 1. **单例模式的双重检查锁(Double-Checked Locking)** ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized(Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 2. **线程安全的计数器** ```java public class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; } } ``` --- ### 六、与 `Lock` 的区别 | 特性 | `synchronized` | `Lock` | |--------------------|-------------------------|--------------------------| | 锁获取方式 | 自动获取和释放 | 需手动调用 `lock()`/`unlock()` | | 可中断性 | 不支持 | 支持 | | 公平性 | 非公平 | 可配置公平策略 | | 条件变量 | 通过 `wait()`/`notify()` | 通过 `Condition` 类 | --- ### 七、性能优化(Java 6+) - **锁升级机制**: 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁,根据竞争情况动态调整,减少锁开销。 --- 通过合理使用 `synchronized`,可以有效解决多线程并发问题,但需结合具体场景权衡性能与安全性。
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