面试系列-高并发之synchronized

最新推荐文章于 2024-06-24 17:23:42 发布

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-----概要--------------------

1、synchronized原理

2、synchronized基本规则

3、synchronized方法和synchronized代码块

4、实例锁和全局锁

-----synchronized原理---------------------

在java中，每一个对象有且仅有一个同步锁，这也意味着，同步锁是依赖于对象而存在。

当我们调用某对象的synchronized方法时，就获取了该对象的同步锁。如：synchronized(obj)就获取了"obj这个对象"的同步锁。

不同线程对同步锁访问时互斥的，也就是锁，在某个时间点，对象的同步锁只能被一个线程获取到，通过同步锁，我们就能在多线程中，实现对"对象/方法"的互斥访问。如：现在有俩个线程A和线程B，他们都会访问"对象obj的同步锁"。假设，某一个时刻，线程A获取到"obj的同步锁"并在执行一些操作，而此时，线程B也企图获取"obj"的同步锁，线程B会获取失败，它必须等待，知道线程A释放了"该对象的同步锁之后线程B才能获取到"obj的同步锁"，从而可以运行。

-----synchronized基本规则---------------------

我们将synchronized的基本规则归结为下面三条，病痛难过实例对他们进行说明

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。

演示代码：

public class SynchronizedTest implements Runnable{


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

    public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable = new SynchronizedTest();
        Thread thread1 = new Thread(runnable,"t1");
        Thread thread2 = new Thread(runnable,"t2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

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main中的这个"Runnable对象"创建的线程。这就意味着，我们可以将synchronized(this)中的this看做是"main中这个Runnable对象"，因此，线程t1和t2共享"Runnable对象的同步锁"。所以，当一个线程运行的时候，另一个线程必须等待"运行线程"释放"Runnable的同步锁"之后才可以运行。

再看下面一块代码：

public class SynchronizedTest extends Thread{

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


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

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new SynchronizedTest("t1");
        Thread thread2 = new SynchronizedTest("t2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

运行结果：

t2 loop 0
t1 loop 0
t1 loop 1
t2 loop 1
t2 loop 2
t1 loop 2
t2 loop 3
t1 loop 3
t2 loop 4
t1 loop 4

代码说明：

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"。

第二条：

当一个线程访问"某对象"的"synchronized方法"或者"synchronized代码块"时，其他线程任认识你可以告诉你个人"该对象"的非同步代码块。

演示代码：

public class NoSynchronizedTest {

    //含有synchronized同步代码块方法
    public void synMethod(){
        synchronized (this){
            try {
                for (int i = 0; i < 5; i++){
                    Thread.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);
                }
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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

    public static void main(String[] args){
        final NoSynchronizedTest noSynchronizedTest = new NoSynchronizedTest();
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        noSynchronizedTest.synMethod();
                    }
                },"t1");
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        noSynchronizedTest.nonSynchronized();
                    }
                },"t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果：

t2 nonSynMethod loop 0
t1 synMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 1
t1 synMethod loop 1
t1 synMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 3
t1 synMethod loop 3
t2 nonSynMethod loop 4
t1 synMethod loop 4

主线程中新建了两字子线程t1和t2，t1会调用NoSynchronizedTest对象的synMethod()方法，该发放内还有同步快，而t2则会调用NoSynchronized对象的nonSynMethon()方法，该方法不是同步方法，t1运行时，虽然调用synchronized(this)获取"NoSynchronizedTest的同步锁"，但是并没有造成t2的阻塞，因为t2没有用到"NoSynchronizedTest"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。

演示代码：

public class NoSynchronizedTest {

    //含有synchronized同步代码块方法
    public void synMethod(){
        synchronized (this){
            try {
                for (int i = 0; i < 5; i++){
                    Thread.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);
                }
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //非同步方法
    public void nonSynchronized(){
        synchronized (this){
            try{
                for (int i = 0; i < 5; i++){
                    Thread.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);
                }
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        final NoSynchronizedTest noSynchronizedTest = new NoSynchronizedTest();
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        noSynchronizedTest.synMethod();
                    }
                },"t1");
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        noSynchronizedTest.nonSynchronized();
                    }
                },"t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

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NoSynchronized对象，而t1和t2共用NoSynchronized，因此，在t1运行时，t2会被阻塞，等待t1运行释放"NoSynchronized对象的同步锁"，t2才可以运行。

-----synchronized方法和synchronized代码块--------------------

"synchronized方法"使用synchronized修饰方法，而"synchronized代码块"则是用synchronized修饰代码块。

synchronized方法事例：

public synchronized void test1() {
    System.out.println("synchronized methoed");
}

synchronized代码块事例：

public void test() {
    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test2()在执行synchronized(obj)时就获取的时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，有时候变现的更高效率，以下为事例：

public class SynchronizedDemo {

    public synchronized void synMethon(){
        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){
        SynchronizedDemo demo  = new SynchronizedDemo();
        long start,diff;
        start = System.currentTimeMillis();
        demo.synMethon();
        diff = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println("synMethon()： " + diff);

        start = System.currentTimeMillis();
        demo.synBlock();
        diff = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println("synBlock()：" + diff);
    }
}

某一次运行结果：

synMethon()： 4
synBlock()：3

-----实例所和全局锁----------------------

实例锁 -- 锁在某一个实例对象上，如果该类是单利，那么该所也是全局锁的概念。实例锁对应的就是synchronized关键字。

全局锁 -- 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，全局锁对应的就是static synchronized(或者是锁在该类的class或者classloader对象上)，

如下为"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！

(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。

(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。

(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。

----------------------------------------------备注--------------------------------------

此篇文章来自java架构师之路

多多指教！！！