java synchronized关键字用法详解(面试必考)

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Synchronized 我们在使用中,常用的都是使用同步代码块,如下:

Synchronized (obj){

}

那么其实我们知道,synchronized是Java中的关键字,是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种:

  1. 修饰一个代码块
  2. 修饰一个方法
  3. 修改一个静态的方法
  4. 修改一个类,其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分,作用主的对象是这个类的所有对象。

但是为什么我们在日常使用中很少用来直接修饰静态方法、或者类呢?
那么带着这样的问题,我们先来看一看上面的这些用法所带来的后果是什么!

synchronized修饰一个方法


package com.deem.thread.test;

public class Tick2 implements Runnable {
    private static int count;

    public Tick2() {
        count = 0;
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                    Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    }
@Test
public void test(){
Tick2 t = new Tick2();

Thread t1 = new Thread(t,"tickThread1");
Thread t2 = new Thread(t,"tickThread2");

t1.start();
t2.start();
}

结果:
tickThread1:0
tickThread1:1
tickThread1:2
tickThread1:3
tickThread1:4
tickThread2:5
tickThread2:6
tickThread2:7
tickThread2:8
tickThread2:9

在这里我们可以看到先是tickThread1执行完后,tickThread2才开始执行的。
所以其实在这里我们来进行分析,synchronized 关键字在这里的用法获取得到一个对象的锁, 那么当tickThread1线程在执行时,是已经获取得到了t这个对象的锁,从而使得线程tickThread2被阻塞了,当tickThread1执行完并释放该对象锁时,线程tickThread2才开始执行。

关于修饰方法的写法一般是下面两种

写法一
public synchronized void method()
{
   // todo
}
写法二
public void method()
{
   synchronized(this) {
      // todo
   }
}

对于上面的是第一种写法,第二种写法其实是同步代码块的写法,但在这里也是相当于修饰了方法,下面是第二种写法,得出的结果与写法一 一样。

 @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                    Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

synchronized修饰一个静态方法


package com.deem.thread.test;

public class TickStatic implements Runnable {
    private static int count;

    public TickStatic() {
        count = 0;
    }

    public  void run() {
        method();
    }

    public synchronized static void method() {
        for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                Thread.sleep(100);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}
 @Test
    public void test1(){
        TickStatic t_0 = new TickStatic();
        TickStatic t_1 = new TickStatic();

        Thread t1 = new Thread(t_0,"tickThread1");
        Thread t2 = new Thread(t_1,"tickThread2");

        t1.start();
        t2.start();
    }

运行结果

tickThread1:0
tickThread1:1
tickThread1:2
tickThread1:3
tickThread1:4
tickThread2:5
tickThread2:6
tickThread2:7
tickThread2:8
tickThread2:9

其实这个时候我们会发现为什么明明是创建了两个对象,线程还能保持同步呢?
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。这个锁其实也可以叫做为类锁
在后续的章节中,将会详细的讲诉下类锁和对象锁之间的区别。

synchronized修饰一个类


用法如下

class ClassName {
   public void method() {
      synchronized(ClassName.class) {
         // todo
      }
   }
}
package com.deem.thread.test;

public class TickClass implements Runnable {
    private static int count;

    public TickClass() {
        count = 0;
    }

    public void run() {
        method();
    }

    public synchronized  void method() {
        synchronized (TickClass.class) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

}

运行结果与TickStatic 执行的结果是一样的,因为synchronized作用于一个类T时,是给这个类T加锁,T的所有对象用的是同一把锁。

其实在上面的几个用法当中,我们不难发现,当两个线程或者多个线程进行运行时,因为对象锁或者类锁被线程1占有而未得到释放,使得其他的线程都被阻塞住了,而我们在实际的生产环境中,这样必将导致资源耗尽,效率很低。

synchronized同步代码块


用法一:

synchronized(this) {
    //todo
      }

用法二

Object obj =new Object();
synchronized(obj) {
    //todo
      }
第一种用法如下:
package com.deem.thread.test;

public class TickCodeBlock implements Runnable {
    private static int count;

    public TickCodeBlock() {
        count = 0;
    }

    public void run() {
        method();
    }

    public void method() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

}
 @Test
    public void test3(){
        TickCodeBlock t = new TickCodeBlock();

        Thread t1 = new Thread(t,"tickThread1");
        Thread t2 = new Thread(t,"tickThread2");

        t1.start();
        t2.start();
    }

这时候,你会发现,还是与上面相同的结果

tickThread1:0
tickThread1:1
tickThread1:2
tickThread1:3
tickThread1:4
tickThread2:5
tickThread2:6
tickThread2:7
tickThread2:8
tickThread2:9

但是呢 如果换成这种方式去运行呢

  @Test
    public void test3(){

        Thread t1 = new Thread(new TickCodeBlock(),"tickThread1");
        Thread t2 = new Thread(new TickCodeBlock(),"tickThread2");

        t1.start();
        t2.start();
    }

结果

tickThread2:0
tickThread1:1
tickThread2:2
tickThread1:3
tickThread2:4
tickThread1:5
tickThread2:6
tickThread1:7
tickThread2:8
tickThread1:9

其实在这里我们可以知道,synchronized 用来给对象获得对象锁,当不同的对象时,对象锁也是不一样的,所以此时能够保证两个线程是互斥的,不会影响,从而也不会导致堵塞的情况

第二种用法如下:
package com.deem.thread.test;

public class TickCodeBlock implements Runnable {
    private static int count;
    private Object object =new Object();

    public TickCodeBlock() {
        count = 0;
    }

    public void run() {
        method2();
    }

  
    public void method2() {
        synchronized (object) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
//                Thread.sleep(100);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

}

运行的结果是:

tickThread1:1
tickThread2:0
tickThread1:2
tickThread2:3
tickThread1:4
tickThread2:5
tickThread1:6
tickThread2:7
tickThread1:8
tickThread2:9

说明:零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码:生成零长度的byte[]对象只需3条操作码,而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

总结

  1. 当synchronized用来修饰静态方法或者类时,将会使得这个类的所有对象都是共享一把类锁,导致线程阻塞,所以这种写法一定要规避
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

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