synchronized详解

synchronized ?

是 Java 中的关键字，是一种同步锁。主要应用于多线程环境下保证线程的安全性。

四种用法

修饰一个代码块

被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{} 括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象;

synchronized(this)

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;
    }
}
public class SynchronizedDemo {
    public static void main(String args[]){
//test01
//        SyncThread s1 = new SyncThread();
//        SyncThread s2 = new SyncThread();
//        Thread t1 = new Thread(s1);
//        Thread t2 = new Thread(s2);
//test02        
        SyncThread s = new SyncThread();
        Thread t1 = new Thread(s);
        Thread t2 = new Thread(s);
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
===============Test01输出==================
Thread-0:0
Thread-1:1
Thread-1:2
Thread-0:2
Thread-0:3
Thread-1:4
Thread-1:5
Thread-0:6
Thread-0:7
Thread-1:7
===============Test02输出==================
Thread-0:0
Thread-0:1
Thread-0:2
Thread-0:3
Thread-0:4
Thread-1:5
Thread-1:6
Thread-1:7
Thread-1:8
Thread-1:9

说明：两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象

synchronized(object)

/**
 * 银行账户类
 */
class Account {
    String name;
    float amount;
 
    public Account(String name, float amount) {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }
    //存钱
    public  void deposit(float amt) {
        amount += amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //取钱
    public  void withdraw(float amt) {
        amount -= amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    public float getBalance() {
        return amount;
    }
}
 
/**
 * 账户操作类
 */
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());
        }
    }
}
 
 
public class SynchDemo2 {
    //public static final Object signal = new Object(); // 线程间通信变量
    //将account改为Demo00.signal也能实现线程同步
    public static void main(String args[]){
        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();
        }
    }
}
============输出结果============
Thread0:10000.0
Thread3:10000.0
Thread1:10000.0
Thread2:10000.0
Thread4:10000.0

说明:在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。

有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj)
   {
      // todo
   }
}

没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

class Test implements Runnable
{
   private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {
         // todo 同步代码块
      }
   }
 
   public void run() {
 
   }
}

修饰一个方法

被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象;

虽然可以使用 synchronized 来定义方法，但 synchronized 并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized 关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了 synchronized 关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上 synchronized 关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。

在子类方法中加上synchronized关键字

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

在子类方法中调用父类的同步方法

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

在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。

修饰一个静态的方法

其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象;

/**
 * 同步线程
 */
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();
   }
}
 
public class Demo00{
    
    public static void main(String args[]){
        SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
        SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
        Thread t1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
        Thread t2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
==========输出结果===========
SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

说明：syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在t1和t2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。

修饰一个类

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。

/**
 * 同步线程
 */
class SyncThread  implements Runnable {
    private int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public 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  void run() {
        method();
    }

}
public class Test{

    public static void main(String args[]){
        SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
        SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
        Thread t1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
        Thread t2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
===========输出==============
非静态方法(method)
SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:0
SyncThread2:1
SyncThread2:2
SyncThread2:3
SyncThread2:4

静态方法(method)
SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

说明：syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在t1和t2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁

总结

A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。

B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。

C. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

ynchronized同步

Java对象头

在JVM中，对象在内存中的布局分为三块区域：对象头、实例数据和对齐填充

synchronized用的锁是存在Java对象头里的。

Hotspot 有两种对象头：

数组类型，如果对象是数组类型，则虚拟机用3个字宽（Word）存储对象头
非数组类型：如果对象是非数组类型，则用2字宽存储对象头。

对象头由两部分组成

Mark Word：存储自身的运行时数据，例如 HashCode、GC 年龄、锁相关信息等内容。
Klass Pointer：类型指针指向它的类元数据的指针。

64 位虚拟机 Mark Word 是 64bit，在运行期间，Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。

posted @ 2024-01-27 17:09 wangzhilei 阅读(7) 评论(0) 编辑收藏举报

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