java并发传统线程互斥技术—synchronized

Posted 2020-07-15 武哥聊编程

在多个线程同时操作相同资源的时候，就会遇到并发的问题，如银行转账啊、售票系统啊等。为了避免这些问题的出现，我们可以使用synchronized关键字来解决，下面针对synchronized常见的用法做一个总结。首先写一个存在并发问题的程序，如下：

public class TraditionalThreadSynchronized {

	public static void main(String[] args) {
		//在静态方法中不能new内部类的实例对象
		//private Outputer outputer = new Outputer();
		new TraditionalThreadSynchronized().init();
	}
	
	private void init() {
		final Outputer outputer = new Outputer();
		//线程1打印：duoxiancheng
		new Thread(new Runnable() {			
			@Override
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						Thread.sleep(5);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					outputer.output1("duoxiancheng");
				}
				
			}
		}).start();;
		
		//线程2打印：eson15
		new Thread(new Runnable() {			
			@Override
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						Thread.sleep(5);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					outputer.output1("eson15");
				}
				
			}
		}).start();;
	}
	
	static class Outputer {
		//自定义一个字符串打印方法，一个个字符的打印
		public void output1(String name) {
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++) {
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println("");		
		}		
	}
}

在内部类Outputer中定义了一个打印字符串的方法，一个字符一个字符的打印，这样比较容易直观的看出并发问题，因为字符顺序打乱了就说明出现问题了。然后在init方法中开启两个线程，一个线程打印“duoxiancheng”，另一个线程打印“eson15”。看一下运行结果：

eson15duoxianche
ng
eson15
duoxiancheng
duoxiancheng
eson15
esduoxiancheng
on15
duoxiancheng

已经出现问题了，为了解决这个问题，可以使用synchronized同步代码块来对公共部分进行同步操作，但是需要给它一把锁，这把锁是一个对象，可以是任意一个对象，但是前提是，两个线程使用的必须是同一个对象锁才可以，这很好理解。那么下面在output1()方法中加入synchronized代码块：

static class Outputer {
	private String token = ""; //定义一个锁
	public void output1(String name) {
		synchronized(token) //任何一个对象都可以作为参数，但是该对象对于两个线程来说是同一个才行
		//如果用name就不行了，因为不同的线程进来name是不一样的，不是同一个name
		{
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++) {
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println("");		
		}
	}
}	

经过上面的改造，线程安全问题就基本解决了，但是还可以再往下引申，如果在方法上加synchronized关键字的话，那么这个同步锁是什么呢？我们在Outputer类中再写一个output2()方法：

static class Outputer {
	private String token = ""; //定义一个锁
	public void output1(String name) {
		synchronized(token) //任何一个对象都可以作为参数，但是该对象对于两个线程来说是同一个才行
		{
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++) {
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println("");		
		}
	}	
	
	public synchronized void output2(String name) {
		
		int len = name.length();
		for(int i = 0; i < len; i++) {
			System.out.print(name.charAt(i));
		}
		System.out.println("");		
	}	
}

方法内部实现逻辑一模一样，唯一不同的就是synchronized加在了方法上，那么我们让init()方法中的两个线程中，一个调用output1(String name)方法，另一个调用output2(String name)方法，从结果中能看出，线程安全问题又出现了。产生问题的原因不难发现：现在两个方法都加了synchronized，但是两个线程在调用两个不同的方法还是出现了问题，也就是说，还是各玩各的……那么问题就出在这个锁上，说明两者并没有使用同一把锁！
　　如果我们把output1()方法中synchronized中的token改成this，再运行就没问题了，这说明一点：synchronized关键字修饰方法的时候，同步锁是this，即等效于代码块synchronized(this) {...}。
　　再继续往下引申，现在在Outputer类中再写一个静态方法output3(String name)，并且也让synchronized去修饰这个静态方法。

static class Outputer {
	private String token = ""; //定义一个锁
	public void output1(String name) {
		synchronized(token) //任何一个对象都可以作为参数，但是该对象对于两个线程来说是同一个才行
		{
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++) {
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println("");		
		}
	}	
	
	public static synchronized void output3(String name) {
		
		int len = name.length();
		for(int i = 0; i < len; i++) {
			System.out.print(name.charAt(i));
		}
		System.out.println("");		
		}	
	}
}

然后在init()方法中一个线程调用output1()方法，另一个线程调用output3()方法。毫无疑问，肯定又会出现线程安全问题。但是如何解决呢？因为static方法在类加载的时候就加载了，所以这个锁应该是类的字节码对象。那么将token改为Outputer.class就解决问题了，这说明一点：synchronized关键字修饰static方法的时候，同步锁是该类的字节码对象，即等效于代码块synchronized(classname.class) {...}。
　　
　　最后再总结一下：

• 同步代码块的锁是任意对象。只要不同的线程都执行同一个同步代码块的时候，这个锁随便设。
• 同步函数的锁是固定的this。当需要和同步函数中的逻辑实行同步的时候，代码块中的锁必须为this。
• 静态同步函数的锁是该函数所属类的字节码文件对象。该对象可以用this.getClass()方法获取，也可以使用 当前类名.class 表示。

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