如何在JAVA中使用Synchronized
《編程思想之多線程與多進程(1)——以操作系統(tǒng)的角度述說線程與進程》一文詳細講述了線程、進程的關系及在操作系統(tǒng)中的表現(xiàn)，這是多線程學習必須了解的基礎。本文將接著講一下Java線程同步中的一個重要的概念synchronized.
在Java中，synchronized關鍵字是用來控制線程同步的，就是在多線程的環(huán)境下，控制synchronized代碼段不被多個線程同時執(zhí)行。
synchronized是Java中的關鍵字，是一種同步鎖。它修飾的對象有以下幾種：
1. 修飾一個代碼塊，被修飾的代碼塊稱為同步語句塊，其作用的范圍是大括號{}括起來的代碼，作用的對象是調用這個代碼塊的對象；
2. 修飾一個方法，被修飾的方法稱為同步方法，其作用的范圍是整個方法，作用的對象是調用這個方法的對象；
3. 修改一個靜態(tài)的方法，其作用的范圍是整個靜態(tài)方法，作用的對象是這個類的所有對象；
4. 修改一個類，其作用的范圍是synchronized后面括號括起來的部分，作用主的對象是這個類的所有對象。
修飾一個代碼塊
1.一個線程訪問一個對象中的synchronized(this)同步代碼塊時，其他試圖訪問該對象的線程將被阻塞。我們看下面一個例子：
【Demo1】：synchronized的用法
/**
* 同步線程
*/
class SyncThread implements Runnable {
private static int count;
public SyncThread() {
count = 0;
}
public void run() {
synchronized(this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public int getCount() {
return count;
}
}
SyncThread的調用：
SyncThread syncThread = new SyncThread(); Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1"); Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2"); thread1.start(); thread2.start();
結果如下：
SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9
當兩個并發(fā)線程(thread1和thread2)訪問同一個對象(syncThread)中的synchronized代碼塊時，在同一時刻只能有一個線程得到執(zhí)行，另一個線程受阻塞，必須等待當前線程執(zhí)行完這個代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊。Thread1和thread2是互斥的，因為在執(zhí)行synchronized代碼塊時會鎖定當前的對象，只有執(zhí)行完該代碼塊才能釋放該對象鎖，下一個線程才能執(zhí)行并鎖定該對象。
我們再把SyncThread的調用稍微改一下：
Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1"); Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2"); thread1.start(); thread2.start();
結果如下：
SyncThread1:0
SyncThread2:1
SyncThread1:2
SyncThread2:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread1:7
SyncThread1:8
SyncThread2:9
不是說一個線程執(zhí)行synchronized代碼塊時其它的線程受阻塞嗎？為什么上面的例子中thread1和thread2同時在執(zhí)行。這是因為synchronized只鎖定對象，每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯(lián)，而上面的代碼等同于下面這段代碼：
SyncThread syncThread1 = new SyncThread(); SyncThread syncThread2 = new SyncThread(); Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1"); Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2"); thread1.start(); thread2.start();
這時創(chuàng)建了兩個SyncThread的對象syncThread1和syncThread2，線程thread1執(zhí)行的是syncThread1對象中的synchronized代碼(run)，而線程thread2執(zhí)行的是syncThread2對象中的synchronized代碼(run)；我們知道synchronized鎖定的是對象，這時會有兩把鎖分別鎖定syncThread1對象和syncThread2對象，而這兩把鎖是互不干擾的，不形成互斥，所以兩個線程可以同時執(zhí)行。
2.當一個線程訪問對象的一個synchronized(this)同步代碼塊時，另一個線程仍然可以訪問該對象中的非synchronized(this)同步代碼塊。
【Demo2】：多個線程訪問synchronized和非synchronized代碼塊
class Counter implements Runnable {
private int count;
public Counter() {
count = 0;
}
public void countAdd() {
synchronized(this) {
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//非synchronized代碼塊，未對count進行讀寫操作，所以可以不用synchronized
public void printCount() {
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public void run() {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
if (threadName.equals("A")) {
countAdd();
} else if (threadName.equals("B")) {
printCount();
}
}
}
調用代碼:
Counter counter = new Counter(); Thread thread1 = new Thread(counter, "A"); Thread thread2 = new Thread(counter, "B"); thread1.start(); thread2.start();
結果如下：
A:0
B count:1
A:1
B count:2
A:2
B count:3
A:3
B count:4
A:4
B count:5
上面代碼中countAdd是一個synchronized的，printCount是非synchronized的。從上面的結果中可以看出一個線程訪問一個對象的synchronized代碼塊時，別的線程可以訪問該對象的非synchronized代碼塊而不受阻塞。
指定要給某個對象加鎖
【Demo3】:指定要給某個對象加鎖
/**
* 銀行賬戶類
*/
class Account {
String name;
float amount;
public Account(String name, float amount) {
this.name = name;
this.amount = amount;
}
//存錢
public void deposit(float amt) {
amount += amt;
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//取錢
public void withdraw(float amt) {
amount -= amt;
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public float getBalance() {
return amount;
}
}
/**
* 賬戶操作類
*/
class AccountOperator implements Runnable {
private Account account;
public AccountOperator(Account account) {
this.account = account;
}
public void run() {
synchronized (account) {
account.deposit(500);
account.withdraw(500);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
}
}
}
調用代碼:
Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);
final int THREAD_NUM = 5;
Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {
threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
threads[i].start();
}
結果如下：
Thread3:10000.0
Thread2:10000.0
Thread1:10000.0
Thread4:10000.0
Thread0:10000.0
在AccountOperator 類中的run方法里，我們用synchronized 給account對象加了鎖。這時，當一個線程訪問account對象時，其他試圖訪問account對象的線程將會阻塞，直到該線程訪問account對象結束。也就是說誰拿到那個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。
當有一個明確的對象作為鎖時，就可以用類似下面這樣的方式寫程序。
public void method3(SomeObject obj) {
//obj 鎖定的對象
synchronized(obj) {
// todo
}
}
當沒有明確的對象作為鎖，只是想讓一段代碼同步時，可以創(chuàng)建一個特殊的對象來充當鎖：
class Test implements Runnable {
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變量
public void method() {
synchronized(lock) {
// todo 同步代碼塊
}
}
public void run() {
}
}
說明：零長度的byte數(shù)組對象創(chuàng)建起來將比任何對象都經(jīng)濟――查看編譯后的字節(jié)碼：生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼，而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。
修飾一個方法
Synchronized修飾一個方法很簡單，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修飾方法和修飾一個代碼塊類似，只是作用范圍不一樣，修飾代碼塊是大括號括起來的范圍，而修飾方法范圍是整個函數(shù)。如將【Demo1】中的run方法改成如下的方式，實現(xiàn)的效果一樣。
*【Demo4】：synchronized修飾一個方法
public synchronized void run() {
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Synchronized作用于整個方法的寫法。
寫法一：
public synchronized void method() {
// todo
}
寫法二：
public void method() {
synchronized(this) {
// todo
}
}
寫法一修飾的是一個方法，寫法二修飾的是一個代碼塊，但寫法一與寫法二是等價的，都是鎖定了整個方法時的內容。
在用synchronized修飾方法時要注意以下幾點：
1. synchronized關鍵字不能繼承。
雖然可以使用synchronized來定義方法，但synchronized并不屬于方法定義的一部分，因此，synchronized關鍵字不能被繼承。如果在父類中的某個方法使用了synchronized關鍵字，而在子類中覆蓋了這個方法，在子類中的這個方法默認情況下并不是同步的，而必須顯式地在子類的這個方法中加上synchronized關鍵字才可以。當然，還可以在子類方法中調用父類中相應的方法，這樣雖然子類中的方法不是同步的，但子類調用了父類的同步方法，因此，子類的方法也就相當于同步了。這兩種方式的例子代碼如下：
在子類方法中加上synchronized關鍵字
class Parent {
public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
public synchronized void method() { }
}
在子類方法中調用父類的同步方法
class Parent {
public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
public void method() {
super.method();
}
}
2.在定義接口方法時不能使用synchronized關鍵字。
3.構造方法不能使用synchronized關鍵字，但可以使用synchronized代碼塊來進行同步。
修飾一個靜態(tài)的方法
Synchronized也可修飾一個靜態(tài)方法，用法如下：
public synchronized static void method() {
// todo
}
我們知道靜態(tài)方法是屬于類的而不屬于對象的。同樣的，synchronized修飾的靜態(tài)方法鎖定的是這個類的所有對象。我們對Demo1進行一些修改如下：
【Demo5】：synchronized修飾靜態(tài)方法
/**
* 同步線程
*/
class SyncThread implements Runnable {
private static int count;
public SyncThread() {
count = 0;
}
public synchronized static void method() {
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public synchronized void run() {
method();
}
}
調用代碼:
SyncThread syncThread1 = new SyncThread(); SyncThread syncThread2 = new SyncThread(); Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1"); Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2"); thread1.start(); thread2.start();
結果如下：
SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9
syncThread1和syncThread2是SyncThread的兩個對象，但在thread1和thread2并發(fā)執(zhí)行時卻保持了線程同步。這是因為run中調用了靜態(tài)方法method，而靜態(tài)方法是屬于類的，所以syncThread1和syncThread2相當于用了同一把鎖。這與Demo1是不同的。
修飾一個類
Synchronized還可作用于一個類，用法如下：
class ClassName {
public void method() {
synchronized(ClassName.class) {
// todo
}
}
}
我們把Demo5再作一些修改。
【Demo6】:修飾一個類
/**
* 同步線程
*/
class SyncThread implements Runnable {
private static int count;
public SyncThread() {
count = 0;
}
public static void method() {
synchronized(SyncThread.class) {
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public synchronized void run() {
method();
}
}
其效果和【Demo5】是一樣的，synchronized作用于一個類T時，是給這個類T加鎖，T的所有對象用的是同一把鎖。
總結：
A. 無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，如果它作用的對象是非靜態(tài)的，則它取得的鎖是對象；如果synchronized作用的對象是一個靜態(tài)方法或一個類，則它取得的鎖是對類，該類所有的對象同一把鎖。
B. 每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯(lián)，誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。
C. 實現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。
以上就是如何在JAVA中使用Synchronized的詳細內容，更多關于JAVA Synchronized用法的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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