Java 中 synchronized的用法详解

Posted 2020-08-08 sharpel

 

Java语言的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。

 1.方法声明时使用,放在范围操作符(public等)之后,返回类型声明(void等)之前.这时,线程获得的是成员锁,即一次只能有一个线程进入该方法,其他线程要想在此时调用该方法,只能排队等候,当前线程(就是在synchronized方法内部的线程)执行完该方法后,别的线程才能进入.
例如：
 
public synchronized void synMethod() {
 //方法体
}
 

    2.对某一代码块使用,synchronized后跟括号,括号里是变量,这样,一次只有一个线程进入该代码块.此时,线程获得的是成员锁.例如:

public int synMethod(int a1){
 synchronized(a1) {
  //一次只能有一个线程进入
 }
}
 

    3.synchronized后面括号里是一对象,此时,线程获得的是对象锁.例如:
 
public class MyThread implements Runnable {
  public static void main(String args[]) {
  MyThread mt = new MyThread();
  Thread t1 = new Thread(mt, "t1");
  Thread t2 = new Thread(mt, "t2");
  Thread t3 = new Thread(mt, "t3");
  Thread t4 = new Thread(mt, "t4");
  Thread t5 = new Thread(mt, "t5");
  Thread t6 = new Thread(mt, "t6");
  t1.start();
  t2.start();
  t3.start();
  t4.start();
  t5.start();
  t6.start();
 }
 public void run() {
  synchronized (this) {
   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
  }
 }
}
 

    对于3,如果线程进入,则得到当前对象锁,那么别的线程在该类所有对象上的任何操作都不能进行.在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁，而不允许其他线程短暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源？如果一个对象拥有多个资源，就不需要只为了让一个线程使用其中一部分资源，就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁，可以如下所示使用虚拟对象来上锁：
 
class FineGrainLock {
  MyMemberClass x, y;
  Object xlock = new Object(), ylock = new Object();
  public void foo() {
   synchronized(xlock) {
     //access x here
   }
   //do something here - but don‘t use shared resources
   synchronized(ylock) {
     //access y here
   }
  }
  public void bar() {
   synchronized(this) {
     //access both x and y here
   }
   //do something here - but don‘t use shared resources
  }
 }
 

 4.synchronized后面括号里是类,此时,线程获得的是对象锁.例如:
 
class ArrayWithLockOrder{
 private static long num_locks = 0;
 private long lock_order;
 private int[] arr;
 public ArrayWithLockOrder(int[] a)
 {
  arr = a;
  synchronized(ArrayWithLockOrder.class) {//-----这里
   num_locks++;       // 锁数加 1。
   lock_order = num_locks; // 为此对象实例设置唯一的 lock_order。
  }
 }
 public long lockOrder()
 {
  return lock_order;
 }
 public int[] array()
 {
  return arr;
 }
 }
 class SomeClass implements Runnable
 {
 public int sumArrays(ArrayWithLockOrder a1,
            ArrayWithLockOrder a2)
 {
  int value = 0;
  ArrayWithLockOrder first = a1;    // 保留数组引用的一个
  ArrayWithLockOrder last = a2;    // 本地副本。
  int size = a1.array().length;
  if (size == a2.array().length)
  {
   if (a1.lockOrder() > a2.lockOrder()) // 确定并设置对象的锁定
   {                   // 顺序。
    first = a2;
    last = a1;
   }
   synchronized(first) {       // 按正确的顺序锁定对象。
    synchronized(last) {
     int[] arr1 = a1.array();
     int[] arr2 = a2.array();
     for (int i=0; i<size; i++)
      value += arr1[i] + arr2[i];
    }
   }
  }
  return value;
 }
 public void run() {
  //
 }
 }
 

对于4,如果线程进入,则线程在该类中所有操作不能进行,包括静态变量和静态方法,实际上,对于含有静态方法和静态变量的代码块的同步,我们通常用4来加锁.

PS：synchronized 用法总结

synchronized用到不同地方对代码产生的影响：

1. synchronized关键字修饰方法

假设P1、P2是同一个类的不同对象，这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法，P1、P2就都能够调用他们。
public synchronized void method(){
  //
}
 

这也就是同步方法，那这时synchronized锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说，当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时，他们之间会形成互斥，达到同步的效果。同时如果该对象中有多个同步方法，则当一个线程获执行对象中的一个synchronized方法，则该对象中其它同步方法也不允许别的线程执行。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却能够任意调用这个被加了synchronized关键字的方法。

上边的示例代码等同于如下代码：
 
public void method()  { 
  synchronized (this)  
  { 
    //.. 
  } 
}
 

此次就是一个P1对象的对象锁，哪个拿到了P1对象锁的线程，才能够调用P1的同步方法，而对P2而言，P1这个锁和他毫不相干，程式也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制，造成数据混乱。

2．同步块，示例代码如下：
public void method() {
synchronized (this)
{
//..
}
}
 

这时，锁就是so这个对象，每个对象对应一个唯一的锁，所以哪个线程拿到这个对象锁谁就能够运行他所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时，就能够这样写程式，但当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，能够创建一个特别的instance变量（他得是个对象）来充当锁：
 
private byte[] lock = new byte[0];
 Public void method(){ 
     synchronized(lock)
     {
       //
     }
 }
 

注：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

3．将synchronized作用于static 函数，示例代码如下：
Class Foo 
{ 
  public synchronized static void method1() 
 
  { 
    //. 
  } 
  public void method2() 
  { 
    synchronized(Foo.class) 
    //
  } 
}
 

这两个同步方法都调用这个方法的对象所属的类的类锁（Class，而不再是由这个Class产生的某个具体对象了）。
 能够推断：假如一个类中定义了一个synchronized的static函数A，也定义了一个synchronized 的instance函数B，那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时，不会构成同步，因为他们的锁都不相同。A方法的锁是Obj所属的那个Class，而B的锁是Obj所属的这个对象。