Java多线程—— synchronized关键字续
Posted 平凡希
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java多线程—— synchronized关键字续相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、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。例如，synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。
不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说，某时间点，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。 例如，现在有两个线程A和线程B，它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设，在某一时刻，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，直到线程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”从而才可以运行。
2、synchronized基本原则
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。
（1）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。
package com.demo.synchronize; public class MyRunable implements Runnable{ @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 e){ } } } }
package com.demo.synchronize; public class Demo1_1 { public static void main(String[] args) { Runnable demo = new MyRunable(); // 新建“Runnable对象” Thread t1 = new Thread(demo, "t1"); // 新建“线程t1”, t1是基于demo这个Runnable对象 Thread t2 = new Thread(demo, "t2"); // 新建“线程t2”, t2是基于demo这个Runnable对象 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：
package com.demo.synchronize; public 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) { } } } }
package com.demo.synchronize; 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：
t2 loop 0 t1 loop 0 t2 loop 1 t1 loop 1 t1 loop 2 t2 loop 2 t2 loop 3 t1 loop 3 t2 loop 4 t1 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指的是同一个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。
（2）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。
package com.demo.synchronize; public 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) { } } }
package com.demo.synchronize; 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 t2 nonSynMethod loop 1 t1 synMethod loop 1 t2 nonSynMethod loop 2 t1 synMethod loop 2 t2 nonSynMethod loop 3 t1 synMethod 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。
（3）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：
package com.demo.synchronize; public 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) { } } } }
package com.demo.synchronize; 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、synchronized方法和synchronized代码块
“synchronized方法”是用synchronized修饰方法，而 “synchronized代码块”则是用synchronized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。下面通过一个示例来演示：
// Demo4.java的源码 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); } }
(某一次)执行结果：
synMethod() : 11
synBlock() : 3
4、实例锁和全局锁
实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例，那么该锁也具有全局锁的概念。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）。
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！
以上是关于Java多线程—— synchronized关键字续的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Java 多线程： 基础知识概述与synchronized关键字