Synchronized关键字详解

Posted 2022-08-06 Kevin张俊杰

前言

线程安全是并发编程中的重要关注点，应该注意到的是，造成线程安全问题的主要诱因有两点：

• 一是存在共享数据(也称临界资源)
• 二是存在多条线程共同操作共享数据

因此为了解决这个问题，我们可能需要这样一个方案，当存在多个线程操作共享数据时，需要保证同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据，其他线程必须等到该线程处理完数据后再进行，这种方式有个高尚的名称叫互斥锁，即能达到互斥访问目的的锁，也就是说当一个共享数据被当前正在访问的线程加上互斥锁后，在同一个时刻，其他线程只能处于等待的状态，直到当前线程处理完毕释放该锁。

在 Java 中，关键字 synchronized可以保证在同一个时刻，只有一个线程可以执行某个方法或者某个代码块(主要是对方法或者代码块中存在共享数据的操作)，同时我们还应该注意到synchronized另外一个重要的作用，synchronized可保证一个线程的变化(主要是共享数据的变化)被其他线程所看到（保证可见性，完全可以替代Volatile功能），这点确实也是很重要的。

Synchronized的使用

• 一把锁只能同时被一个线程获取，没有获得锁的线程只能等待；

• 每个实例都对应有自己的一把锁(this)，不同实例之间互不影响；例外：锁对象是*.class以及synchronized修饰的是static方法的时候，所有对象公用同一把锁

• synchronized修饰的方法，无论方法正常执行完毕还是抛出异常，都会释放锁

对象锁

包括方法锁(默认锁对象为this，当前实例对象)和同步代码块锁(自己指定锁对象)

• 代码块形式：手动指定锁定对象，也可是是this,也可以是自定义的锁

• 方法锁形式：synchronized修饰普通方法，锁对象默认为this

类锁

指synchronize修饰静态的方法或指定锁对象为Class对象

• synchronize修饰静态方法

• synchronized指定锁对象为Class对象

深入理解Synchronized

使用Synchronized有哪些要注意的

• 锁对象不能为空，因为锁的信息都保存在对象头里

• 作用域不宜过大，影响程序执行的速度，控制范围过大，编写代码也容易出错

• 避免死锁

• 在能选择的情况下，既不要用Lock也不要用synchronized关键字，用java.util.concurrent包中的各种各样的类

synchronized是公平锁吗

synchronized实际上是非公平的，新来的线程有可能立即获得监视器，而在等待区中等候已久的线程可能再次等待，这样有利于提高性能，但是也可能会导致饥饿现象。

Synchronized的缺陷

• 效率低：锁的释放情况少，只有代码执行完毕或者异常结束才会释放锁；

• 试图获取锁的时候不能设定超时，不能中断一个正在使用锁的线程，相对而言，Lock可以中断和设置超时；

• 不够灵活：加锁和释放的时机单一，每个锁仅有一个单一的条件(某个对象)，相对而言，读写锁更加灵活

• 无法知道是否成功获得锁，相对而言，Lock可以拿到状态

Lock解决相应问题

Lock类这里不做过多解释，主要看里面的4个方法:

• lock(): 加锁

• unlock(): 解锁

• tryLock(): 尝试获取锁，返回一个boolean值

• tryLock(long,TimeUtil): 尝试获取锁，可以设置超时 Synchronized只有锁只与一个条件(是否获取锁)相关联，不灵活，后来Condition与Lock的结合解决了这个问题。

多线程竞争一个锁时，其余未得到锁的线程只能不停的尝试获得锁，而不能中断。高并发的情况下会导致性能下降。ReentrantLock的lockInterruptibly()方法可以优先考虑响应中断。 一个线程等待时间过长，它可以中断自己，然后ReentrantLock响应这个中断，不再让这个线程继续等待。有了这个机制，使用ReentrantLock时就不会像synchronized那样产生死锁了。

ReentrantLock为常用类，它是一个可重入的互斥锁 Lock，它具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

使用@guardedby同步注解

• @GuardedBy( "this" ) 受对象内部锁保护

• @GuardedBy( "fieldName" ) 受与fieldName引用相关联的锁保护

• @GuardedBy( "ClassName.fieldName" ) 受一个类的静态field的锁保存

• @GuardedBy( "methodName()" ) 锁对象是methodName()方法的返值，受这个锁保护

• @GuardedBy( "ClassName.class" ) 受ClassName类的直接锁对象保护，而不是这个类的某个实例的锁对象