如何在JAVA中使用Synchronized

更新時(shí)間：2020年06月08日 08:58:14 作者：Boblim

這篇文章主要介紹了如何在JAVA中使用Synchronized，文中代碼非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，感興趣的朋友可以參考下

《編程思想之多線程與多進(jìn)程(1)——以操作系統(tǒng)的角度述說線程與進(jìn)程》一文詳細(xì)講述了線程、進(jìn)程的關(guān)系及在操作系統(tǒng)中的表現(xiàn)，這是多線程學(xué)習(xí)必須了解的基礎(chǔ)。本文將接著講一下Java線程同步中的一個(gè)重要的概念synchronized.

在Java中，synchronized關(guān)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(gè)線程同時(shí)執(zhí)行。

synchronized是Java中的關(guān)鍵字，是一種同步鎖。它修飾的對(duì)象有以下幾種：

1. 修飾一個(gè)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(hào){}括起來的代碼，作用的對(duì)象是調(diào)用這個(gè)代碼塊的對(duì)象；

2. 修飾一個(gè)方法，被修飾的方法稱為同步方法，其作用的范圍是整個(gè)方法，作用的對(duì)象是調(diào)用這個(gè)方法的對(duì)象；

3. 修改一個(gè)靜態(tài)的方法，其作用的范圍是整個(gè)靜態(tài)方法，作用的對(duì)象是這個(gè)類的所有對(duì)象；

4. 修改一個(gè)類，其作用的范圍是synchronized后面括號(hào)括起來的部分，作用主的對(duì)象是這個(gè)類的所有對(duì)象。

修飾一個(gè)代碼塊

1.一個(gè)線程訪問一個(gè)對(duì)象中的synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，其他試圖訪問該對(duì)象的線程將被阻塞。我們看下面一個(gè)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(diào)用：

 SyncThread syncThread = new SyncThread();
 Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
 Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
 thread1.start();
 thread2.start();

結(jié)果如下：

SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

當(dāng)兩個(gè)并發(fā)線程(thread1和thread2)訪問同一個(gè)對(duì)象(syncThread)中的synchronized代碼塊時(shí)，在同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行，另一個(gè)線程受阻塞，必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個(gè)代碼塊以后才能執(zhí)行該代碼塊。Thread1和thread2是互斥的，因?yàn)樵趫?zhí)行synchronized代碼塊時(shí)會(huì)鎖定當(dāng)前的對(duì)象，只有執(zhí)行完該代碼塊才能釋放該對(duì)象鎖，下一個(gè)線程才能執(zhí)行并鎖定該對(duì)象。
我們?cè)侔裇yncThread的調(diào)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(jié)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(gè)線程執(zhí)行synchronized代碼塊時(shí)其它的線程受阻塞嗎？為什么上面的例子中thread1和thread2同時(shí)在執(zhí)行。這是因?yàn)閟ynchronized只鎖定對(duì)象，每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖（lock）與之相關(guān)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(shí)創(chuàng)建了兩個(gè)SyncThread的對(duì)象syncThread1和syncThread2，線程thread1執(zhí)行的是syncThread1對(duì)象中的synchronized代碼(run)，而線程thread2執(zhí)行的是syncThread2對(duì)象中的synchronized代碼(run)；我們知道synchronized鎖定的是對(duì)象，這時(shí)會(huì)有兩把鎖分別鎖定syncThread1對(duì)象和syncThread2對(duì)象，而這兩把鎖是互不干擾的，不形成互斥，所以兩個(gè)線程可以同時(shí)執(zhí)行。

2.當(dāng)一個(gè)線程訪問對(duì)象的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，另一個(gè)線程仍然可以訪問該對(duì)象中的非synchronized(this)同步代碼塊。

【Demo2】：多個(gè)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(duì)count進(jìn)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(diào)用代碼:

 Counter counter = new Counter();
 Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
 Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
 thread1.start();
 thread2.start();

結(jié)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(gè)synchronized的，printCount是非synchronized的。從上面的結(jié)果中可以看出一個(gè)線程訪問一個(gè)對(duì)象的synchronized代碼塊時(shí)，別的線程可以訪問該對(duì)象的非synchronized代碼塊而不受阻塞。

指定要給某個(gè)對(duì)象加鎖

【Demo3】:指定要給某個(gè)對(duì)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(diào)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(jié)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(duì)象加了鎖。這時(shí)，當(dāng)一個(gè)線程訪問account對(duì)象時(shí)，其他試圖訪問account對(duì)象的線程將會(huì)阻塞，直到該線程訪問account對(duì)象結(jié)束。也就是說誰拿到那個(gè)鎖誰就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼。

當(dāng)有一個(gè)明確的對(duì)象作為鎖時(shí)，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(duì)象
  synchronized(obj) {
// todo
  }
}

當(dāng)沒有明確的對(duì)象作為鎖，只是想讓一段代碼同步時(shí)，可以創(chuàng)建一個(gè)特殊的對(duì)象來充當(dāng)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(duì)象創(chuàng)建起來將比任何對(duì)象都經(jīng)濟(jì)――查看編譯后的字節(jié)碼：生成零長度的byte[]對(duì)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(gè)方法

Synchronized修飾一個(gè)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(gè)代碼塊類似，只是作用范圍不一樣，修飾代碼塊是大括號(hào)括起來的范圍，而修飾方法范圍是整個(gè)函數(shù)。如將【Demo1】中的run方法改成如下的方式，實(shí)現(xiàn)的效果一樣。

*【Demo4】：synchronized修飾一個(gè)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(gè)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(gè)方法，寫法二修飾的是一個(gè)代碼塊，但寫法一與寫法二是等價(jià)的，都是鎖定了整個(gè)方法時(shí)的內(nèi)容。

在用synchronized修飾方法時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1. synchronized關(guān)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(guān)鍵字不能被繼承。如果在父類中的某個(gè)方法使用了synchronized關(guān)鍵字，而在子類中覆蓋了這個(gè)方法，在子類中的這個(gè)方法默認(rèn)情況下并不是同步的，而必須顯式地在子類的這個(gè)方法中加上synchronized關(guān)鍵字才可以。當(dāng)然，還可以在子類方法中調(diào)用父類中相應(yīng)的方法，這樣雖然子類中的方法不是同步的，但子類調(diào)用了父類的同步方法，因此，子類的方法也就相當(dāng)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(guān)鍵字

class Parent {
    public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
    public synchronized void method() { }
}

在子類方法中調(diào)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(shí)不能使用synchronized關(guān)鍵字。

3.構(gòu)造方法不能使用synchronized關(guān)鍵字，但可以使用synchronized代碼塊來進(jìn)行同步。
修飾一個(gè)靜態(tài)的方法

Synchronized也可修飾一個(gè)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(duì)象的。同樣的，synchronized修飾的靜態(tài)方法鎖定的是這個(gè)類的所有對(duì)象。我們對(duì)Demo1進(jìn)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(diào)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(jié)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(gè)對(duì)象，但在thread1和thread2并發(fā)執(zhí)行時(shí)卻保持了線程同步。這是因?yàn)閞un中調(diào)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(dāng)于用了同一把鎖。這與Demo1是不同的。

修飾一個(gè)類

Synchronized還可作用于一個(gè)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(gè)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(gè)類T時(shí)，是給這個(gè)類T加鎖，T的所有對(duì)象用的是同一把鎖。

總結(jié)：

A. 無論synchronized關(guān)鍵字加在方法上還是對(duì)象上，如果它作用的對(duì)象是非靜態(tài)的，則它取得的鎖是對(duì)象；如果synchronized作用的對(duì)象是一個(gè)靜態(tài)方法或一個(gè)類，則它取得的鎖是對(duì)類，該類所有的對(duì)象同一把鎖。

B. 每個(gè)對(duì)象只有一個(gè)鎖（lock）與之相關(guān)聯(lián)，誰拿到這個(gè)鎖誰就可以運(yùn)行它所控制的那段代碼。

C. 實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價(jià)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(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JAVA Synchronized用法的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

您可能感興趣的文章: