Java多线程——synchronized使用详解
一 前言
Java多线程是面试必考的知识点，哈哈，说的有点太绝对了，题外话不说那么多了，今天我们就来了解一下Java多线程中的synchronized。
synchronized相信大家都看过或者用过，synchronized是Java中的关键字，synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性，Java中每一个对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础。
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；
4. 修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。
二 synchronized 使用
1. synchronized修饰代码块
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。
1.1 多个线程访问 同一对象 的同步代码块
一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其它线程试图访问该对象的线程将被阻塞。
例子走起：
/**
* Desc: 线程代码块同步
* @author: zhangqilu
*/
public class ThreadSyn implements Runnable{
private volatile static int count = 0;
@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 (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}调用ThreadSyn
ThreadSyn threadSynOne = new ThreadSyn();
Thread thread1 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynOne");
Thread thread2 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynTwo");
thread1.start();
thread2.start();输出结果如下：
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:0
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:1
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:5
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:6
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:7
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:8
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:9结论：当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象（这个很重要）(ThreadSyn)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，一个对象就一个锁。
1.2 多个线程访问 不同对象 的同步代码块
代码简单修改一下，
ThreadSyn threadSynOne = new ThreadSyn();
ThreadSyn threadSynTwo = new ThreadSyn();
Thread thread1 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynOne");
Thread thread2 = new Thread(threadSynTwo,"ThreadSynTwo");
thread1.start();
thread2.start();结果如下：
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:0
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:1
com.example.same.androidinterview I/HwPointEventFilter: do not
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:5
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:6
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:7
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:7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。
这时创建了两个ThreadSyn的对象threadSynOne和threadSynTwo，线程thread1执行的是threadSynOne对象中的synchronized代码，而线程thread2执行的是threadSynTwo对象中的synchronized代码。我们知道synchronized锁定的是对象，这时会有两把锁分别锁定threadSynOne对象和threadSynTwo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。
结论:
当多个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象（这个很重要）(ThreadSyn)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，其他线程受阻塞，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。
当多个线程访问 不同对象 的同步代码块，线程访问各自同步代码块，线程不会阻塞，互不干扰。
1.3 多个线程访问synchronized和非synchronized代码块
一个线程访问对象 的同步代码块，另一个线程可以访问该对象的非同步代码。
将 ThreadSyn代码做稍微的修改
public class ThreadSyn implements Runnable {
private volatile static int count = 0;
@Override
public void run() {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
if(threadName.equals("ThreadSynOne")){
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count :" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}else if(threadName.equals("ThreadSynTwo")){
for (int j = 0; j < 5; j++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " j :" +j);
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}调用代码：
ThreadSyn threadSynOne = new ThreadSyn();
Thread thread1 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynOne");
Thread thread2 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynTwo");
thread1.start();
thread2.start();输出结果如下：
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne count :0
/com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo j :0
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo j :1
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne count :1
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo j :2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne count :2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo j :3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne count :3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo j :4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne count :4结论：上面代码中线程名字为ThreadSynOne会执行一个synchronized的同步代码块，线程名字为ThreadSynTwo会执行非synchronized的代码块。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。
1.3 指定要给某个对象加锁
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。
public void method3(SomeObject obj)
{
//obj 锁定的对象
synchronized(obj)
{
// todo
}
}我们用synchronized 给obj对象加了锁。这时，当一个线程访问obj对象时，其他试图访问obj对象的线程将会阻塞，直到该线程访问obj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() {
}
}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。
2 synchronized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。如将上面demo中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。
/**
* Desc: 线程代码块同步
* @author: zhangqilu
*/
public class ThreadSyn implements Runnable{
private volatile static int count = 0;
// 在run 方法前面加了synchronized
@Override
public synchronized 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();
}
}
}
}
}Synchronized作用于整个方法的写法。
写法一：
public synchronized void method()
{
// todo
}写法二：
public void method()
{
synchronized(this) {
// todo
}
}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
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(); }
}注意事项：
1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
2. 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。
synchronized方法的缺陷：
同步方法，这时synchronized锁定的是哪个对象呢？它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说，当一个对象 P1在不同的线程中执行这个同步方法时，它们之间会形成互斥，达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加 了synchronized关键字的方法.同步方法实质是将synchronized作用于object reference。线程拿到了P1对象锁，才可以调用P1的同步方法，而对P2而言，P1这个锁与它毫不相干，程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制，造成数据混乱。
若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率，典型地，若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ，由于在线程的整个生命期内它一直在运行，因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中，将其声明为 synchronized ，并在主方法中调用来解决这一问题，但是 Java 为我们提供了更好的解决办法，那就是 synchronized代码块（上面已经说了）。
3. synchronized修饰一个静态的方法
Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：
public synchronized static void method() {
// todo
}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。我们上面代码进行一些修改如下：
public class ThreadSyn implements Runnable {
private volatile static int count = 0;
@Override
public void run() {
method();
}
public synchronized static void method() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count :" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}调用ThreadSyn
ThreadSyn threadSynOne = new ThreadSyn();
Thread thread1 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynOne");
Thread thread2 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynTwo");
thread1.start();
thread2.start();输出结果如下：
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:0
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:1
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:5
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:6
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:7
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:8
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:9threadSynOne和threadSynTwo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threadSynOne和threadSynTwo相当于用了同一把锁。
总结：synchronized作用的对象是一个静态方法，则它取得的是类的锁，该类所有的对象同一把锁，所有会阻塞。
4.synchronized作用于一个类
synchronized还可作用于一个类，用法如下：
class ClassName {
public void method() {
synchronized(ClassName.class) {
// todo
}
}
}修改上面代码
public class ThreadSyn implements Runnable {
private volatile static int count = 0;
@Override
public void run() {
method();
}
public static void method() {
synchronized (ThreadSyn.class) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count :" + (count++));
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}调用ThreadSyn
ThreadSyn threadSynOne = new ThreadSyn();
Thread thread1 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynOne");
Thread thread2 = new Thread(threadSynOne,"ThreadSynTwo");
thread1.start();
thread2.start();输出结果如下：
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:0
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:1
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:2
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:3
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynOne:4
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:5
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:6
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:7
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:8
com.example.same.androidinterview I/System.out: ThreadSynTwo:9结论：synchronized作用于一个类时，是给这个类加锁，这个类的所有对象用的是同一把锁。
三 总结
- 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。
- 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。
- 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。