Java多線程程序中synchronized修飾方法的使用實(shí)例
在Java 5以前，是用synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖的功能。
synchronized關(guān)鍵字可以作為方法的修飾符（同步方法），也可作用于函數(shù)內(nèi)的語(yǔ)句（同步代碼塊）。
掌握synchronized，關(guān)鍵是要掌握把那個(gè)東西作為鎖。對(duì)于類的非靜態(tài)方法（成員方法）而言，意味著要取得對(duì)象實(shí)例的鎖；對(duì)于類的靜態(tài)方法（類方法）而言，要取得類的Class對(duì)象的鎖；對(duì)于同步代碼塊，要指定取得的是哪個(gè)對(duì)象的鎖。同步非靜態(tài)方法可以視為包含整個(gè)方法的synchronized(this) { … }代碼塊。
不管是同步代碼塊還是同步方法，每次只有一個(gè)線程可以進(jìn)入（在同一時(shí)刻最多只有一個(gè)線程執(zhí)行該段代碼。），如果其他線程試圖進(jìn)入（不管是同一同步塊還是不同的同步塊），jvm會(huì)將它們掛起（放入到等鎖池中）。這種結(jié)構(gòu)在并發(fā)理論中稱為臨界區(qū)（critical section）。
在jvm內(nèi)部，為了提高效率，同時(shí)運(yùn)行的每個(gè)線程都會(huì)有它正在處理的數(shù)據(jù)的緩存副本，當(dāng)我們使用synchronzied進(jìn)行同步的時(shí)候，真正被同步的是在不同線程中表示被鎖定對(duì)象的內(nèi)存塊（副本數(shù)據(jù)會(huì)保持和主內(nèi)存的同步，現(xiàn)在知道為什么要用同步這個(gè)詞匯了吧），簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在同步塊或同步方法執(zhí)行完后，對(duì)被鎖定的對(duì)象做的任何修改要在釋放鎖之前寫回到主內(nèi)存中；在進(jìn)入同步塊得到鎖之后，被鎖定對(duì)象的數(shù)據(jù)是從主內(nèi)存中讀出來(lái)的，持有鎖的線程的數(shù)據(jù)副本一定和主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)視圖是同步的 。
下面舉具體的例子來(lái)說(shuō)明synchronized的各種情況。
synchronized同步方法
首先來(lái)看同步方法的例子：
public class SynchronizedTest1 extends Thread
{
private synchronized void testSynchronizedMethod()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " testSynchronizedMethod:" + i);
try
{
Thread.sleep(100);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
@Override
public void run()
{
testSynchronizedMethod();
}
public static void main(String[] args)
{
SynchronizedTest1 t = new SynchronizedTest1();
t.start();
t.testSynchronizedMethod();
}
}
運(yùn)行該程序輸出結(jié)果為：
main testSynchronizedMethod:0 main testSynchronizedMethod:1 main testSynchronizedMethod:2 main testSynchronizedMethod:3 main testSynchronizedMethod:4 main testSynchronizedMethod:5 main testSynchronizedMethod:6 main testSynchronizedMethod:7 main testSynchronizedMethod:8 main testSynchronizedMethod:9 Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9
可以看到testSynchronizedMethod方法在兩個(gè)線程之間同步執(zhí)行。
如果此時(shí)將main方法修改為如下所示，則兩個(gè)線程并不能同步執(zhí)行，因?yàn)榇藭r(shí)兩個(gè)線程的同步監(jiān)視器不是同一個(gè)對(duì)象，不能起到同步的作用。
public static void main(String[] args)
{
Thread t = new SynchronizedTest1();
t.start();
Thread t1 = new SynchronizedTest1();
t1.start();
}
此時(shí)輸出結(jié)果如下所示：
Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-1 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-1 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-1 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-1 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-1 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-1 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-1 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-1 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-1 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9 Thread-1 testSynchronizedMethod:9
若想修改后的main方法能夠在兩個(gè)線程之間同步運(yùn)行，需要將testSynchronizedMethod方法聲明為靜態(tài)方法，這樣兩個(gè)線程的監(jiān)視器是同一個(gè)對(duì)象（類對(duì)象），能夠同步執(zhí)行。修改后的代碼如下所示：
public class SynchronizedTest1 extends Thread
{
private static synchronized void testSynchronizedMethod()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " testSynchronizedMethod:" + i);
try
{
Thread.sleep(100);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
@Override
public void run()
{
testSynchronizedMethod();
}
public static void main(String[] args)
{
Thread t = new SynchronizedTest1();
t.start();
Thread t1 = new SynchronizedTest1();
t1.start();
}
}
輸出結(jié)果如下：
Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9 Thread-1 testSynchronizedMethod:0 Thread-1 testSynchronizedMethod:1 Thread-1 testSynchronizedMethod:2 Thread-1 testSynchronizedMethod:3 Thread-1 testSynchronizedMethod:4 Thread-1 testSynchronizedMethod:5 Thread-1 testSynchronizedMethod:6 Thread-1 testSynchronizedMethod:7 Thread-1 testSynchronizedMethod:8 Thread-1 testSynchronizedMethod:9
同步塊的情況與同步方法類似，只是同步塊將同步控制的粒度縮小，這樣能夠更好的發(fā)揮多線程并行執(zhí)行的效率。
使用this對(duì)象控制同一對(duì)象實(shí)例之間的同步：
public class SynchronizedTest2 extends Thread
{
private void testSynchronizedBlock()
{
synchronized (this)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " testSynchronizedBlock:" + i);
try
{
Thread.sleep(100);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
@Override
public void run()
{
testSynchronizedBlock();
}
public static void main(String[] args)
{
SynchronizedTest2 t = new SynchronizedTest2();
t.start();
t.testSynchronizedBlock();
}
}
輸出結(jié)果：
main testSynchronizedBlock:0 main testSynchronizedBlock:1 main testSynchronizedBlock:2 main testSynchronizedBlock:3 main testSynchronizedBlock:4 main testSynchronizedBlock:5 main testSynchronizedBlock:6 main testSynchronizedBlock:7 main testSynchronizedBlock:8 main testSynchronizedBlock:9 Thread-0 testSynchronizedBlock:0 Thread-0 testSynchronizedBlock:1 Thread-0 testSynchronizedBlock:2 Thread-0 testSynchronizedBlock:3 Thread-0 testSynchronizedBlock:4 Thread-0 testSynchronizedBlock:5 Thread-0 testSynchronizedBlock:6 Thread-0 testSynchronizedBlock:7 Thread-0 testSynchronizedBlock:8 Thread-0 testSynchronizedBlock:9
使用class對(duì)象控制不同實(shí)例之間的同步：
public class SynchronizedTest2 extends Thread
{
private void testSynchronizedBlock()
{
synchronized (SynchronizedTest2.class)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " testSynchronizedBlock:" + i);
try
{
Thread.sleep(100);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
@Override
public void run()
{
testSynchronizedBlock();
}
public static void main(String[] args)
{
Thread t = new SynchronizedTest2();
t.start();
Thread t2 = new SynchronizedTest2();
t2.start();
}
}
輸出結(jié)果：
Thread-0 testSynchronizedBlock:0 Thread-0 testSynchronizedBlock:1 Thread-0 testSynchronizedBlock:2 Thread-0 testSynchronizedBlock:3 Thread-0 testSynchronizedBlock:4 Thread-0 testSynchronizedBlock:5 Thread-0 testSynchronizedBlock:6 Thread-0 testSynchronizedBlock:7 Thread-0 testSynchronizedBlock:8 Thread-0 testSynchronizedBlock:9 Thread-1 testSynchronizedBlock:0 Thread-1 testSynchronizedBlock:1 Thread-1 testSynchronizedBlock:2 Thread-1 testSynchronizedBlock:3 Thread-1 testSynchronizedBlock:4 Thread-1 testSynchronizedBlock:5 Thread-1 testSynchronizedBlock:6 Thread-1 testSynchronizedBlock:7 Thread-1 testSynchronizedBlock:8 Thread-1 testSynchronizedBlock:9
使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步控制時(shí)，一定要把握好對(duì)象監(jiān)視器，只有獲得監(jiān)視器的進(jìn)程可以運(yùn)行，其它都需要等待獲取監(jiān)視器。任何一個(gè)非null的對(duì)象都可以作為對(duì)象監(jiān)視器，當(dāng)synchronized作用在方法上時(shí)，鎖住的便是對(duì)象實(shí)例（this）；當(dāng)作用在靜態(tài)方法時(shí)鎖住的便是對(duì)象對(duì)應(yīng)的Class實(shí)例
兩個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的同步方法
當(dāng)兩個(gè)并發(fā)線程訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象的同步方法時(shí)，只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行。另一個(gè)線程必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完這個(gè)以后才能執(zhí)行。
public class TwoThread {
public static void main(String[] args) {
final TwoThread twoThread = new TwoThread();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
twoThread.syncMethod();
}
}, "A");
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
twoThread.syncMethod();
}
}, "B");
t1.start();
t2.start();
}
public synchronized void syncMethod() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
}
輸出結(jié)果：
A : 0 A : 1 A : 2 A : 3 A : 4 B : 0 B : 1 B : 2 B : 3 B : 4
兩個(gè)線程訪問(wèn)的是兩個(gè)對(duì)象的同步方法
這種情況下，synchronized不起作用，跟普通的方法一樣。因?yàn)閷?duì)應(yīng)的鎖是各自的對(duì)象。
public class TwoObject {
public static void main(String[] args) {
final TwoObject object1 = new TwoObject();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
object1.syncMethod();
}
}, "Object1");
t1.start();
final TwoObject object2 = new TwoObject();
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
object2.syncMethod();
}
}, "Object2");
t2.start();
}
public synchronized void syncMethod() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
}
其中一種可能的輸出結(jié)果：
Object2 : 0 Object1 : 0 Object1 : 1 Object2 : 1 Object2 : 2 Object1 : 2 Object2 : 3 Object1 : 3 Object1 : 4 Object2 : 4
兩個(gè)線程訪問(wèn)的是synchronized的靜態(tài)方法
這種情況，由于鎖住的是Class，在任何時(shí)候，該靜態(tài)方法只有一個(gè)線程可以執(zhí)行。
同時(shí)訪問(wèn)同步方法與非同步方法
當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)對(duì)象的一個(gè)同步方法時(shí)，另一個(gè)線程仍然可以訪問(wèn)該對(duì)象中的非同步方法。
public class SyncAndNoSync {
public static void main(String[] args) {
final SyncAndNoSync syncAndNoSync = new SyncAndNoSync();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
syncAndNoSync.syncMethod();
}
}, "A");
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
syncAndNoSync.noSyncMethod();
}
}, "B");
t2.start();
}
public synchronized void syncMethod() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod(): " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
public void noSyncMethod() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at noSyncMethod(): " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
}
一種可能的輸出結(jié)果：
B at noSyncMethod(): 0 A at syncMethod(): 0 B at noSyncMethod(): 1 A at syncMethod(): 1 B at noSyncMethod(): 2 A at syncMethod(): 2 B at noSyncMethod(): 3 A at syncMethod(): 3 A at syncMethod(): 4 B at noSyncMethod(): 4
訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象的不同同步方法
當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的同步方法A時(shí)，其他線程對(duì)該對(duì)象中所有其它同步方法的訪問(wèn)將被阻塞。因?yàn)榈谝粋€(gè)線程已經(jīng)獲得了對(duì)象鎖，其他線程得不到鎖，則雖然是訪問(wèn)不同的方法，但是沒有獲得鎖，也無(wú)法訪問(wèn)。
public class TwoSyncMethod {
public static void main(String[] args) {
final TwoSyncMethod twoSyncMethod = new TwoSyncMethod();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
twoSyncMethod.syncMethod1();
}
}, "A");
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
twoSyncMethod.syncMethod2();
}
}, "B");
t2.start();
}
public synchronized void syncMethod1() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod1(): " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
public synchronized void syncMethod2() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod2(): " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException ie) {
}
}
}
}
輸出結(jié)果：
A at syncMethod1(): 0 A at syncMethod1(): 1 A at syncMethod1(): 2 A at syncMethod1(): 3 A at syncMethod1(): 4 B at syncMethod2(): 0 B at syncMethod2(): 1 B at syncMethod2(): 2 B at syncMethod2(): 3 B at syncMethod2(): 4
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