java多线程系列 02 synchronized 关键字

最新推荐文章于 2024-10-12 15:38:25 发布

原创最新推荐文章于 2024-10-12 15:38:25 发布 · 183 阅读

2 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java

java 专栏收录该内容

25 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了Java中synchronized关键字的用法及其规则，包括synchronized的基本使用方法、对象锁与类锁的区别，以及如何通过实例演示这些概念。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

java多线程系列 02 sychronized关键字

概要

Sychronized 基本用法
sychronized基本规则
对象锁和类索

1. sychronized基本用法

sychronized主要由俩种用法，一种是用来修饰方法，另外一种是用来修饰代码块。

synchronized方法示例

public synchronized void foo1() {
   System.out.println("synchronized methoed");
}

synchronized代码块

public void foo2() {
   synchronized (this) {
       System.out.println("synchronized methoed");
   }
}

synchronized代码块中的this是指当前对象。也可以将this替换成其他对象，例如将this替换成obj，则foo2()在执行synchronized(obj)时就获取的是obj的同步锁。

synchronized代码块可以更精确的控制冲突限制访问区域，有时候表现更高效率(并不是在所有情况下是最好的)。下面通过一个示例来演示：

public class Demo4 {

   public synchronized void synMethod() {
       for (int i = 0; i < 1000000; i++)
           ;
   }

   public void synBlock() {
       synchronized (this) {
           for (int i = 0; i < 1000000; i++)
               ;
       }
   }

   public static void main(String[] args) {
       Demo4 demo = new Demo4();

       long start, diff;
       start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
       demo.synMethod();                                // 调用“synchronized方法”
       diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
       System.out.println("synMethod() : " + diff);

       start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
       demo.synBlock();                                // 调用“synchronized方法块”
       diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
       System.out.println("synBlock()  : " + diff);
   }
}

下面是在我电脑上运行的结果：

synMethod() : 2
synBlock()  : 3

2. sychronized基本规则

我们将synchronized的基本规则总结为下面3条，并通过实例对它们进行说明。

第一条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

第二条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。

第三条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
第一条

当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。

下面是“synchronized代码块”对应的演示程序。
class MyRunable implements Runnable {

   @Override
   public void run() {
       //锁住当前线程
       synchronized (this) {
           try {
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                      + " loop " + i);
               }
           } catch (InterruptedException ie) {
           }
       }
   }
}

public class Demo1_1 {

   public static void main(String[] args) {
       // 新建“Runnable对象”
       Runnable demo = new MyRunable();

       // 新建“线程t1”, t1是基于demo这个Runnable对象
       Thread t1 = new Thread(demo, "t1");

       // 新建“线程t2”, t2是基于demo这个Runnable对象
       Thread t2 = new Thread(demo, "t2");
       t1.start();           // 启动“线程t1”
       t2.start();           // 启动“线程t2”
   }
}
运行结果
t1 loop 0
t1 loop 1
t1 loop 2
t1 loop 3
t1 loop 4
t2 loop 0
t2 loop 1
t2 loop 2
t2 loop 3
t2 loop 4
结果说明：
run()方法中存在“synchronized(this)代码块”，而且t1和t2都是基于”demo这个Runnable对象”创建的线程。这就意味着，我们可以将synchronized(this)中的this看作是“demo这个Runnable对象”；因此，线程t1和t2共享“demo对象的同步锁”。所以，当一个线程运行的时候，另外一个线程必须等待“运行线程”释放“demo的同步锁”之后才能运行。

如果你确认，你搞清楚这个问题了。那我们将上面的代码进行修改，然后再运行看看结果怎么样，看看你是否会迷糊。修改后的源码如下：
class MyThread extends Thread {

   public MyThread(String name) {
       super(name);
   }

   @Override
   public void run() {
       synchronized(this) {
           try {  
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                   + " loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }
}

public class Demo1_2 {

   public static void main(String[] args) {  
       Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“线程t1”
       Thread t2 = new MyThread("t2");  // 新建“线程t2”
       t1.start();                          // 启动“线程t1”
       t2.start();                          // 启动“线程t2” 
   } 
}
代码说明：比较Demo1_2 和 Demo1_1，我们发现，Demo1_2中的MyThread类是直接继承于Thread，而且t1和t2都是MyThread子线程。幸运的是，在“Demo1_2的run()方法”也调用了synchronized(this)，正如“Demo1_1的run()方法”也调用了synchronized(this)一样！那么，Demo1_2的执行流程是不是和Demo1_1一样呢？

运行结果
t1 loop 0
t2 loop 0
t1 loop 1
t2 loop 1
t1 loop 2
t2 loop 2
t1 loop 3
t2 loop 3
t1 loop 4
t2 loop 4
结果说明：
如果这个结果一点也不令你感到惊讶，那么我相信你对synchronized和this的认识已经比较深刻了。否则的话，请继续阅读这里的分析。
synchronized(this)中的this是指“当前的类对象”，即synchronized(this)所在的类对应的当前对象。它的作用是获取“当前对象的同步锁”。
对于Demo1_2中，synchronized(this)中的this代表的是MyThread对象，而t1和t2是两个不同的MyThread对象，因此t1和t2在执行synchronized(this)时，获取的是不同对象的同步锁。对于Demo1_1对而言，synchronized(this)中的this代表的是MyRunable对象；t1和t2共同一个MyRunable对象，因此，一个线程获取了对象的同步锁，会造成另外一个线程等待。

第二条

当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。下面是“synchronized代码块”对应的演示程序:
class Count {

   // 含有synchronized同步块的方法
   public void synMethod() {
       synchronized(this) {
           try {  
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }

   // 非同步的方法
   public void nonSynMethod() {
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100);
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
           }
       } catch (InterruptedException ie) {  
       }
   }
}

public class Demo2 {

   public static void main(String[] args) {  
       final Count count = new Count();
       // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
       Thread t1 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       count.synMethod();
                   }
               }, "t1");

       // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
       Thread t2 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       count.nonSynMethod();
                   }
               }, "t2");  


       t1.start();  // 启动t1
       t2.start();  // 启动t2
   } 
}
运行结果：
t1 synMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 0
t1 synMethod loop 1
t2 nonSynMethod loop 1
t1 synMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 2
t1 synMethod loop 3
t2 nonSynMethod loop 3
t1 synMethod loop 4
t2 nonSynMethod loop 4
结果说明：主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1会调用count对象的synMethod()方法，该方法内含有同步块；而t2则会调用count对象的nonSynMethod()方法，该方法不是同步方法。t1运行时，虽然调用synchronized(this)获取“count的同步锁”；但是并没有造成t2的阻塞，因为t2没有用到“count”同步锁。

第三条

当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。我们将上面的例子中的nonSynMethod()方法体的也用synchronized(this)修饰。修改后的源码如下：
class Count {

   // 含有synchronized同步块的方法
   public void synMethod() {
       synchronized(this) {
           try {  
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }

   // 也包含synchronized同步块的方法
   public void nonSynMethod() {
       synchronized(this) {
           try {  
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   Thread.sleep(100);
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }
   }
}

public class Demo3 {

   public static void main(String[] args) {  
       final Count count = new Count();
       // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
       Thread t1 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       count.synMethod();
                   }
               }, "t1");

       // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
       Thread t2 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       count.nonSynMethod();
                   }
               }, "t2");  


       t1.start();  // 启动t1
       t2.start();  // 启动t2
   } 
}
运行结果：
t1 synMethod loop 0
t1 synMethod loop 1
t1 synMethod loop 2
t1 synMethod loop 3
t1 synMethod loop 4
t2 nonSynMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 1
t2 nonSynMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 3
t2 nonSynMethod loop 4
结果说明：主线程中新建了两个子线程t1和t2。t1和t2运行时都调用synchronized(this)，这个this是Count对象(count)，而t1和t2共用count。因此，在t1运行时，t2会被阻塞，等待t1运行释放“count对象的同步锁”，t2才能运行。

3. 对象锁和类索

对象锁 – 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例，那么该锁也和类锁具有相同的效果。

类锁 – 该锁针对的是类，无论实例多少个对象，那么线程都共享该锁。类锁对应的就是static synchronized（或者是锁在该类的class或者classloader对象上）。

关于“实例锁”和“全局锁”有一个很形象的例子：

pulbic class Something {
   public synchronized void isSyncA(){}
   public synchronized void isSyncB(){}
   public static synchronized void cSyncA(){}
   public static synchronized void cSyncB(){}
}

假设，Something有两个实例x和y。分析下面4组表达式获取的锁的情况。
(01) x.isSyncA()与x.isSyncB()
(02) x.isSyncA()与y.isSyncA()
(03) x.cSyncA()与y.cSyncB()
(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()

(01) 不能被同时访问。因为isSyncA()和isSyncB()都是访问同一个对象(对象x)的同步锁！

// LockTest1.java的源码
class Something {
   public synchronized void isSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public synchronized void isSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
}

public class LockTest1 {

   Something x = new Something();
   Something y = new Something();

   // 比较(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() 
   private void test1() {
       // 新建t11, t11会调用 x.isSyncA()
       Thread t11 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.isSyncA();
                   }
               }, "t11");

       // 新建t12, t12会调用 x.isSyncB()
       Thread t12 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.isSyncB();
                   }
               }, "t12");  


       t11.start();  // 启动t11
       t12.start();  // 启动t12
   }

   public static void main(String[] args) {
       LockTest1 demo = new LockTest1();
       demo.test1();
   }
}

运行结果：

t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB

(02) 可以同时被访问。因为访问的不是同一个对象的同步锁，x.isSyncA()访问的是x的同步锁，而y.isSyncA()访问的是y的同步锁。

// LockTest1.java的源码
class Something {
   public synchronized void isSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public synchronized void isSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
}

public class LockTest1 {

   Something x = new Something();
   Something y = new Something();

   // 比较(01) x.isSyncA()与x.isSyncB() 
   private void test1() {
       // 新建t11, t11会调用 x.isSyncA()
       Thread t11 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.isSyncA();
                   }
               }, "t11");

       // 新建t12, t12会调用 x.isSyncB()
       Thread t12 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.isSyncB();
                   }
               }, "t12");  


       t11.start();  // 启动t11
       t12.start();  // 启动t12
   }

   public static void main(String[] args) {
       LockTest1 demo = new LockTest1();
       demo.test1();
   }
}

运行结果：

t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA

(03) 不能被同时访问。因为cSyncA()和cSyncB()都是static类型，x.cSyncA()相当于Something.isSyncA()，y.cSyncB()相当于Something.isSyncB()，因此它们共用一个同步锁，不能被同时反问。

// LockTest3.java的源码
class Something {
   public synchronized void isSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public synchronized void isSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public static synchronized void cSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
           } 
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public static synchronized void cSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
           } 
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
}

public class LockTest3 {

   Something x = new Something();
   Something y = new Something();

   // 比较(03) x.cSyncA()与y.cSyncB()
   private void test3() {
       // 新建t31, t31会调用 x.isSyncA()
       Thread t31 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.cSyncA();
                   }
               }, "t31");

       // 新建t32, t32会调用 x.isSyncB()
       Thread t32 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       y.cSyncB();
                   }
               }, "t32");  


       t31.start();  // 启动t31
       t32.start();  // 启动t32
   }

   public static void main(String[] args) {
       LockTest3 demo = new LockTest3();

       demo.test3();
   }
}

运行结果：

t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB

(04) 可以被同时访问。因为isSyncA()是实例方法，x.isSyncA()使用的是对象x的锁；而cSyncA()是静态方法，Something.cSyncA()可以理解对使用的是“类的锁”。因此，它们是可以被同时访问的。

// LockTest4.java的源码
class Something {
   public synchronized void isSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public synchronized void isSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
           }
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public static synchronized void cSyncA(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
           } 
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
   public static synchronized void cSyncB(){
       try {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {
               Thread.sleep(100); // 休眠100ms
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
           } 
       }catch (InterruptedException ie) {  
       }  
   }
}

public class LockTest4 {

   Something x = new Something();
   Something y = new Something();

   // 比较(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA()
   private void test4() {
       // 新建t41, t41会调用 x.isSyncA()
       Thread t41 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       x.isSyncA();
                   }
               }, "t41");

       // 新建t42, t42会调用 x.isSyncB()
       Thread t42 = new Thread(
               new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       Something.cSyncA();
                   }
               }, "t42");  


       t41.start();  // 启动t41
       t42.start();  // 启动t42
   }

   public static void main(String[] args) {
       LockTest4 demo = new LockTest4();

       demo.test4();
   }
}

运行结果：

t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA

总结：其实你可以将类锁和对象锁相同看待，我这里的相同看待是指，将他们看成俩个不同的对象的形式，其实每个class都有一个监视对象。用来管理类的创建等任务。Synchronized关键字也是锁住了这个监视器对象。所以可以类比着看。