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java基本教程之synchronized關(guān)鍵字 java多線程教程

 更新時(shí)間：2014年01月14日 10:05:54   作者：  
這篇文章主要介紹了java的synchronized原理、synchronized基本規(guī)則、synchronized方法 和 synchronized代碼塊、實(shí)例鎖和全局鎖

本章，會(huì)對(duì)synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行介紹。涉及到的內(nèi)容包括：
1. synchronized原理
2. synchronized基本規(guī)則
3. synchronized方法 和 synchronized代碼塊
4. 實(shí)例鎖 和 全局鎖

1. synchronized原理

在java中，每一個(gè)對(duì)象有且僅有一個(gè)同步鎖。這也意味著，同步鎖是依賴于對(duì)象而存在。
當(dāng)我們調(diào)用某對(duì)象的synchronized方法時(shí)，就獲取了該對(duì)象的同步鎖。例如，synchronized(obj)就獲取了“obj這個(gè)對(duì)象”的同步鎖。
不同線程對(duì)同步鎖的訪問是互斥的。也就是說，某時(shí)間點(diǎn)，對(duì)象的同步鎖只能被一個(gè)線程獲取到！通過同步鎖，我們就能在多線程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)“對(duì)象/方法”的互斥訪問。 例如，現(xiàn)在有兩個(gè)線程A和線程B，它們都會(huì)訪問“對(duì)象obj的同步鎖”。假設(shè)，在某一時(shí)刻，線程A獲取到“obj的同步鎖”并在執(zhí)行一些操作；而此時(shí)，線程B也企圖獲取“obj的同步鎖” —— 線程B會(huì)獲取失敗，它必須等待，直到線程A釋放了“該對(duì)象的同步鎖”之后線程B才能獲取到“obj的同步鎖”從而才可以運(yùn)行。


2. synchronized基本規(guī)則

我們將synchronized的基本規(guī)則總結(jié)為下面3條，并通過實(shí)例對(duì)它們進(jìn)行說明。
第一條: 當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程對(duì)“該對(duì)象”的該“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”的訪問將被阻塞。
第二條: 當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程仍然可以訪問“該對(duì)象”的非同步代碼塊。
第三條: 當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程對(duì)“該對(duì)象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”的訪問將被阻塞。

第一條

當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程對(duì)“該對(duì)象”的該“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”的訪問將被阻塞。
下面是“synchronized代碼塊”對(duì)應(yīng)的演示程序。

復(fù)制代碼 代碼如下:

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 ie) { 
            }
        } 
    }
}

public class Demo1_1 {

    public static void main(String[] args) { 
        Runnable demo = new MyRunable();     // 新建“Runnable對(duì)象”

        Thread t1 = new Thread(demo, "t1");  // 新建“線程t1”, t1是基于demo這個(gè)Runnable對(duì)象
        Thread t2 = new Thread(demo, "t2");  // 新建“線程t2”, t2是基于demo這個(gè)Runnable對(duì)象
        t1.start();                          // 啟動(dòng)“線程t1”
        t2.start();                          // 啟動(dòng)“線程t2”
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

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

結(jié)果說明：
run()方法中存在“synchronized(this)代碼塊”，而且t1和t2都是基于"demo這個(gè)Runnable對(duì)象"創(chuàng)建的線程。這就意味著，我們可以將synchronized(this)中的this看作是“demo這個(gè)Runnable對(duì)象”；因此，線程t1和t2共享“demo對(duì)象的同步鎖”。所以，當(dāng)一個(gè)線程運(yùn)行的時(shí)候，另外一個(gè)線程必須等待“運(yùn)行線程”釋放“demo的同步鎖”之后才能運(yùn)行。

如果你確認(rèn)，你搞清楚這個(gè)問題了。那我們將上面的代碼進(jìn)行修改，然后再運(yùn)行看看結(jié)果怎么樣，看看你是否會(huì)迷糊。修改后的源碼如下：

復(fù)制代碼 代碼如下:

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) { 
            }
        } 
    }
}

public class Demo1_2 {

    public static void main(String[] args) { 
        Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“線程t1”
        Thread t2 = new MyThread("t2");  // 新建“線程t2”
        t1.start();                          // 啟動(dòng)“線程t1”
        t2.start();                          // 啟動(dòng)“線程t2”
    }
}

代碼說明：
比較Demo1_2 和 Demo1_1，我們發(fā)現(xiàn)，Demo1_2中的MyThread類是直接繼承于Thread，而且t1和t2都是MyThread子線程。
幸運(yùn)的是，在“Demo1_2的run()方法”也調(diào)用了synchronized(this)，正如“Demo1_1的run()方法”也調(diào)用了synchronized(this)一樣！
那么，Demo1_2的執(zhí)行流程是不是和Demo1_1一樣呢？
運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t1 loop 0
t2 loop 0
t1 loop 1
t2 loop 1
t1 loop 2
t2 loop 2
t1 loop 3
t2 loop 3
t1 loop 4
t2 loop 4

結(jié)果說明：
如果這個(gè)結(jié)果一點(diǎn)也不令你感到驚訝，那么我相信你對(duì)synchronized和this的認(rèn)識(shí)已經(jīng)比較深刻了。否則的話，請(qǐng)繼續(xù)閱讀這里的分析。
synchronized(this)中的this是指“當(dāng)前的類對(duì)象”，即synchronized(this)所在的類對(duì)應(yīng)的當(dāng)前對(duì)象。它的作用是獲取“當(dāng)前對(duì)象的同步鎖”。
對(duì)于Demo1_2中，synchronized(this)中的this代表的是MyThread對(duì)象，而t1和t2是兩個(gè)不同的MyThread對(duì)象，因此t1和t2在執(zhí)行synchronized(this)時(shí)，獲取的是不同對(duì)象的同步鎖。對(duì)于Demo1_1對(duì)而言，synchronized(this)中的this代表的是MyRunable對(duì)象；t1和t2共同一個(gè)MyRunable對(duì)象，因此，一個(gè)線程獲取了對(duì)象的同步鎖，會(huì)造成另外一個(gè)線程等待。

第二條

當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程仍然可以訪問“該對(duì)象”的非同步代碼塊。
下面是“synchronized代碼塊”對(duì)應(yīng)的演示程序。

復(fù)制代碼 代碼如下:

class Count {

    // 含有synchronized同步塊的方法
    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) { 
        }
    }
}

public class Demo2 {

    public static void main(String[] args) { 
        final Count count = new Count();
        // 新建t1, t1會(huì)調(diào)用“count對(duì)象”的synMethod()方法
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.synMethod();
                    }
                }, "t1");

        // 新建t2, t2會(huì)調(diào)用“count對(duì)象”的nonSynMethod()方法
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.nonSynMethod();
                    }
                }, "t2"); 


        t1.start();  // 啟動(dòng)t1
        t2.start();  // 啟動(dòng)t2
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t1 synMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 0
t1 synMethod loop 1
t2 nonSynMethod loop 1
t1 synMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 2
t1 synMethod loop 3
t2 nonSynMethod loop 3
t1 synMethod loop 4
t2 nonSynMethod loop 4

結(jié)果說明：
主線程中新建了兩個(gè)子線程t1和t2。t1會(huì)調(diào)用count對(duì)象的synMethod()方法，該方法內(nèi)含有同步塊；而t2則會(huì)調(diào)用count對(duì)象的nonSynMethod()方法，該方法不是同步方法。t1運(yùn)行時(shí)，雖然調(diào)用synchronized(this)獲取“count的同步鎖”；但是并沒有造成t2的阻塞，因?yàn)閠2沒有用到“count”同步鎖。

第三條

當(dāng)一個(gè)線程訪問“某對(duì)象”的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”時(shí)，其他線程對(duì)“該對(duì)象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代碼塊”的訪問將被阻塞。
我們將上面的例子中的nonSynMethod()方法體的也用synchronized(this)修飾。修改后的源碼如下：

復(fù)制代碼 代碼如下:

class Count {

    // 含有synchronized同步塊的方法
    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同步塊的方法
    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) { 
            }
        }
    }
}

public class Demo3 {

    public static void main(String[] args) { 
        final Count count = new Count();
        // 新建t1, t1會(huì)調(diào)用“count對(duì)象”的synMethod()方法
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.synMethod();
                    }
                }, "t1");

        // 新建t2, t2會(huì)調(diào)用“count對(duì)象”的nonSynMethod()方法
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.nonSynMethod();
                    }
                }, "t2"); 


        t1.start();  // 啟動(dòng)t1
        t2.start();  // 啟動(dòng)t2
    }
}

(某一次)執(zhí)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

synMethod() : 11
synBlock() : 3
 

4. 實(shí)例鎖 和 全局鎖
實(shí)例鎖 -- 鎖在某一個(gè)實(shí)例對(duì)象上。如果該類是單例，那么該鎖也具有全局鎖的概念。
實(shí)例鎖對(duì)應(yīng)的就是synchronized關(guān)鍵字。
全局鎖 -- 該鎖針對(duì)的是類，無論實(shí)例多少個(gè)對(duì)象，那么線程都共享該鎖。
全局鎖對(duì)應(yīng)的就是static synchronized（或者是鎖在該類的class或者classloader對(duì)象上）。

關(guān)于“實(shí)例鎖”和“全局鎖”有一個(gè)很形象的例子：

復(fù)制代碼 代碼如下:

pulbic class Something {
    public synchronized void isSyncA(){}
    public synchronized void isSyncB(){}
    public static synchronized void cSyncA(){}
    public static synchronized void cSyncB(){}
}

假設(shè)，Something有兩個(gè)實(shí)例x和y。分析下面4組表達(dá)式獲取的鎖的情況。
(01) x.isSyncA()與x.isSyncB()
(02) x.isSyncA()與y.isSyncA()
(03) x.cSyncA()與y.cSyncB()
(04) x.isSyncA()與Something.cSyncA()

(01) 不能被同時(shí)訪問。因?yàn)閕sSyncA()和isSyncB()都是訪問同一個(gè)對(duì)象(對(duì)象x)的同步鎖！

復(fù)制代碼 代碼如下:

// LockTest2.java的源碼
class Something {
    public synchronized void isSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public synchronized void isSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
}

public class LockTest2 {

    Something x = new Something();
    Something y = new Something();

    // 比較(02) x.isSyncA()與y.isSyncA()
    private void test2() {
        // 新建t21, t21會(huì)調(diào)用 x.isSyncA()
        Thread t21 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        x.isSyncA();
                    }
                }, "t21");

        // 新建t22, t22會(huì)調(diào)用 x.isSyncB()
        Thread t22 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        y.isSyncA();
                    }
                }, "t22"); 


        t21.start();  // 啟動(dòng)t21
        t22.start();  // 啟動(dòng)t22
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockTest2 demo = new LockTest2();

        demo.test2();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t11 : isSyncA
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB
t12 : isSyncB

(02) 可以同時(shí)被訪問。因?yàn)樵L問的不是同一個(gè)對(duì)象的同步鎖，x.isSyncA()訪問的是x的同步鎖，而y.isSyncA()訪問的是y的同步鎖。

復(fù)制代碼 代碼如下:

// LockTest2.java的源碼
class Something {
    public synchronized void isSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public synchronized void isSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
}

public class LockTest2 {

    Something x = new Something();
    Something y = new Something();

    // 比較(02) x.isSyncA()與y.isSyncA()
    private void test2() {
        // 新建t21, t21會(huì)調(diào)用 x.isSyncA()
        Thread t21 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        x.isSyncA();
                    }
                }, "t21");

        // 新建t22, t22會(huì)調(diào)用 x.isSyncB()
        Thread t22 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        y.isSyncA();
                    }
                }, "t22"); 


        t21.start();  // 啟動(dòng)t21
        t22.start();  // 啟動(dòng)t22
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockTest2 demo = new LockTest2();

        demo.test2();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA
t21 : isSyncA
t22 : isSyncA


(03) 不能被同時(shí)訪問。因?yàn)閏SyncA()和cSyncB()都是static類型，x.cSyncA()相當(dāng)于Something.isSyncA()，y.cSyncB()相當(dāng)于Something.isSyncB()，因此它們共用一個(gè)同步鎖，不能被同時(shí)反問。

復(fù)制代碼 代碼如下:

// LockTest3.java的源碼
class Something {
    public synchronized void isSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public synchronized void isSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
}

public class LockTest3 {

    Something x = new Something();
    Something y = new Something();

    // 比較(03) x.cSyncA()與y.cSyncB()
    private void test3() {
        // 新建t31, t31會(huì)調(diào)用 x.isSyncA()
        Thread t31 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        x.cSyncA();
                    }
                }, "t31");

        // 新建t32, t32會(huì)調(diào)用 x.isSyncB()
        Thread t32 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        y.cSyncB();
                    }
                }, "t32"); 


        t31.start();  // 啟動(dòng)t31
        t32.start();  // 啟動(dòng)t32
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockTest3 demo = new LockTest3();

        demo.test3();
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t31 : cSyncA
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB
t32 : cSyncB

(04) 可以被同時(shí)訪問。因?yàn)閕sSyncA()是實(shí)例方法，x.isSyncA()使用的是對(duì)象x的鎖；而cSyncA()是靜態(tài)方法，Something.cSyncA()可以理解對(duì)使用的是“類的鎖”。因此，它們是可以被同時(shí)訪問的。

復(fù)制代碼 代碼如下:

// LockTest4.java的源碼
class Something {
    public synchronized void isSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public synchronized void isSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : isSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncA(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncA");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
    public static synchronized void cSyncB(){
        try { 
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : cSyncB");
            }
        }catch (InterruptedException ie) { 
        } 
    }
}

public class LockTest4 {

    Something x = new Something();
    Something y = new Something();

    // 比較(04) x.isSyncA()與Something.cSyncA()
    private void test4() {
        // 新建t41, t41會(huì)調(diào)用 x.isSyncA()
        Thread t41 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        x.isSyncA();
                    }
                }, "t41");

        // 新建t42, t42會(huì)調(diào)用 x.isSyncB()
        Thread t42 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Something.cSyncA();
                    }
                }, "t42"); 


        t41.start();  // 啟動(dòng)t41
        t42.start();  // 啟動(dòng)t42
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockTest4 demo = new LockTest4();

        demo.test4();
    }
}


運(yùn)行結(jié)果：

復(fù)制代碼 代碼如下:

t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA
t41 : isSyncA
t42 : cSyncA

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