Java线程同步

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,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;

2. 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;

3. 修改一个静态的方法,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;

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。

修饰一个代码块

一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时,其他试图访问该对象的线程将被阻塞。我们看下面一个例子:

【Demo1】:synchronized的用法

/**

* 同步线程

*/class SyncThread implements Runnable {privatestaticintcount;publicSyncThread() {      count =0;  }publicvoidrun() {synchronized(this) {for(inti =0; i <5; i++) {try{              System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ (count++));              Thread.sleep(100);            }catch(InterruptedException e) {              e.printStackTrace();            }        }      }  }publicintgetCount() {returncount;  }}

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SyncThread的调用:

SyncThread syncThread=newSyncThread();Threadthread1=newThread(syncThread,"SyncThread1");Threadthread2=newThread(syncThread,"SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

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结果如下:

SyncThread1:0

SyncThread1:1

SyncThread1:2

SyncThread1:3

SyncThread1:4

SyncThread2:5

SyncThread2:6

SyncThread2:7

SyncThread2:8

SyncThread2:9*

当两个并发线程(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。

我们再把SyncThread的调用稍微改一下:

Threadthread1=newThread(newSyncThread(),"SyncThread1");Threadthread2=newThread(newSyncThread(),"SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

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结果如下:

SyncThread1:0

SyncThread2:1

SyncThread1:2

SyncThread2:3

SyncThread1:4

SyncThread2:5

SyncThread2:6

SyncThread1:7

SyncThread1:8

SyncThread2:9

不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗?为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象,每个对象只有一个锁(lock)与之相关联,而上面的代码等同于下面这段代码:

SyncThread syncThread1 =newSyncThread();SyncThread syncThread2 =newSyncThread();Thread thread1 =newThread(syncThread1,"SyncThread1");Thread thread2 =newThread(syncThread2,"SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

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这时创建了两个SyncThread的对象syncThread1和syncThread2,线程thread1执行的是syncThread1对象中的synchronized代码(run),而线程thread2执行的是syncThread2对象中的synchronized代码(run);我们知道synchronized锁定的是对象,这时会有两把锁分别锁定syncThread1对象和syncThread2对象,而这两把锁是互不干扰的,不形成互斥,所以两个线程可以同时执行。

2.当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时,另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。

【Demo2】:多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

classCounterimplementsRunnable{privateintcount;publicCounter() {count=0;  }publicvoidcountAdd() {      synchronized(this) {for(inti =0; i <5; i ++) {try{              System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ (count++));              Thread.sleep(100);            }catch(InterruptedException e) {              e.printStackTrace();            }        }      }  }//非synchronized代码块,未对count进行读写操作,所以可以不用synchronizedpublicvoidprintCount() {for(inti =0; i <5; i ++) {try{            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" count:"+count);            Thread.sleep(100);        }catch(InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }      }  }publicvoidrun() {      String threadName = Thread.currentThread().getName();if(threadName.equals("A")) {        countAdd();      }elseif(threadName.equals("B")) {        printCount();      }  }}

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调用代码:

Counter counter=newCounter();Threadthread1=newThread(counter,"A");Threadthread2=newThread(counter,"B");thread1.start();thread2.start();

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结果如下:

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

上面代码中countAdd是一个synchronized的,printCount是非synchronized的。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时,别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

指定要给某个对象加锁

【Demo3】:指定要给某个对象加锁

/**

* 银行账户类

*/class Account {  String name;floatamount;publicAccount(String name,floatamount) {this.name = name;this.amount = amount;  }//存钱publicvoiddeposit(floatamt) {      amount += amt;try{        Thread.sleep(100);      }catch(InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }  }//取钱publicvoidwithdraw(floatamt) {      amount -= amt;try{        Thread.sleep(100);      }catch(InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }  }publicfloatgetBalance() {returnamount;  }}/**

* 账户操作类

*/class AccountOperator implements Runnable{privateAccount account;publicAccountOperator(Account account) {this.account = account;  }publicvoidrun() {synchronized(account) {        account.deposit(500);        account.withdraw(500);        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ account.getBalance());      }  }}

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调用代码:

Account account =newAccount("zhang san",10000.0f);AccountOperator accountOperator =newAccountOperator(account);finalintTHREAD_NUM =5;Thread threads[] =newThread[THREAD_NUM];for(inti =0; i < THREAD_NUM; i ++) {  threads[i] =newThread(accountOperator,"Thread"+ i);  threads[i].start();}

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结果如下:

Thread3:10000.0

Thread2:10000.0

Thread1:10000.0

Thread4:10000.0

Thread0:10000.0

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。

当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。

publicvoidmethod3(SomeObject obj){//obj 锁定的对象synchronized(obj)  {// todo}}

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当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:

classTestimplementsRunnable{privatebyte[] lock =newbyte[0];// 特殊的instance变量publicvoidmethod()  {      synchronized(lock) {// todo 同步代码块}  }publicvoidrun() {  }}

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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。

修饰一个方法

Synchronized修饰一个方法很简单,就是在方法的前面加synchronized,public synchronized void method(){//todo}; synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似,只是作用范围不一样,修饰代码块是大括号括起来的范围,而修饰方法范围是整个函数。如将【Demo1】中的run方法改成如下的方式,实现的效果一样。

*【Demo4】:synchronized修饰一个方法

publicsynchronizedvoidrun() {for(inti =0; i <5; i ++) {try{        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ (count++));        Thread.sleep(100);      }catch(InterruptedException e) {        e.printStackTrace();      }  }}

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Synchronized作用于整个方法的写法。

写法一:

publicsynchronized voidmethod(){

// todo

}

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写法二:

publicvoidmethod(){

synchronized(this) {

// todo

}}

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写法一修饰的是一个方法,写法二修饰的是一个代码块,但写法一与写法二是等价的,都是锁定了整个方法时的内容。

在用synchronized修饰方法时要注意以下几点:

1. synchronized关键字不能继承。

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。这两种方式的例子代码如下:

在子类方法中加上synchronized关键字

classParent{publicsynchronizedvoidmethod() { }}classChildextendsParent{publicsynchronizedvoidmethod() { }}

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在子类方法中调用父类的同步方法

classParent{publicsynchronizedvoidmethod() {  }}classChildextendsParent{publicvoidmethod() {super.method();  }}

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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

Synchronized也可修饰一个静态方法,用法如下:

publicsynchronizedstaticvoidmethod(){

// todo

}

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我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的,synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下:

【Demo5】:synchronized修饰静态方法

/**

* 同步线程

*/class SyncThread implements Runnable {privatestaticintcount;publicSyncThread() {      count =0;  }publicsynchronizedstaticvoidmethod() {for(inti =0; i <5; i ++) {try{            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ (count++));            Thread.sleep(100);        }catch(InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }      }  }publicsynchronizedvoidrun() {      method();  }}

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调用代码:

SyncThread syncThread1=newSyncThread();SyncThread syncThread2=newSyncThread();Threadthread1=newThread(syncThread1,"SyncThread1");Threadthread2=newThread(syncThread2,"SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

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结果如下:

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的两个对象,但在thread1和thread2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。这与Demo1是不同的。

修饰一个类

Synchronized还可作用于一个类,用法如下:

class ClassName {publicvoidmethod() {synchronized(ClassName.class) {// todo}  }}

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我们把Demo5再作一些修改。

【Demo6】:修饰一个类

/**

* 同步线程

*/class SyncThread implements Runnable {privatestaticintcount;publicSyncThread() {      count =0;  }publicstaticvoidmethod() {synchronized(SyncThread.class) {for(inti =0; i <5; i ++) {try{              System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ (count++));              Thread.sleep(100);            }catch(InterruptedException e) {              e.printStackTrace();            }        }      }  }publicsynchronizedvoidrun() {      method();  }}

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其效果和【Demo5】是一样的,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。

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。

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