Java类锁、对象锁、私有锁、隐式锁

原文地址:http://www.tianshouzhi.com/api/tutorials/mutithread/68

类锁和对象锁是否会冲突？对象锁和私有锁是否会冲突？通过实例来进行说明。

一、相关约定

为了明确后文的描述，先对本文涉及到的锁的相关定义作如下约定：

1. 类锁：在代码中的方法上加了static和synchronized的锁，或者synchronized(xxx.class）的代码段，如下文中的increament()；

2.对象锁：在代码中的方法上加了synchronized的锁，或者synchronized(this）的代码段，如下文中的synOnMethod()和synInMethod()；

3.私有锁：在类内部声明一个私有属性如private Object lock，在需要加锁的代码段synchronized(lock），如下文中的synMethodWithObj()。

二、测试代码

1.编写一个启动类ObjectLock

1. public class ObjectLock {
2.     public static void main(String[] args) {
3.         System.out.println("start time = " + System.currentTimeMillis()+"ms");
4.         LockTestClass test = new LockTestClass();
5.         for (int i = 0; i < 3; i++) {
6.             Thread thread = new ObjThread(test, i);
7.             thread.start();
8.         }
9.     }
10. }

2.编写一个线程类ObjThread，用于启动同步方法（注意它的run方法可能会调整以进行不同的测试）

1. public class ObjThread extends Thread {
2.     LockTestClass lock;
3.     int i = 0;
4.  
5.     public ObjThread(LockTestClass lock, int i) {
6.         this.lock = lock;
7.         this.i = i;
8.     }
9.  
10.     public void run() {
11.         //无锁方法
12. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
13.         //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
14.         lock.synInMethod();
15.         //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
16. //      lock.synOnMethod();
17.         //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
18. //      lock.synMethodWithObj();
19.         //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
20.         LockTestClass.increment();
21.     }
22. }

3.再编写一个锁的测试类LockTestClass，包括各种加锁方法

1. public class LockTestClass {
2.     //用于类锁计数
3.     private static int i = 0;
4.     //私有锁
5.     private Object object = new Object();
6.  
7.     /**
8.      * <p>
9.      * 无锁方法
10.      *
11.      * @param threadID
12.      * @param thread
13.      */
14.     public void noSynMethod(long threadID, ObjThread thread) {
15.         System.out.println("nosyn: class obj is " + thread + ", threadId is"
16.                 + threadID);
17.     }
18.  
19.     /**
20.      * 对象锁方法1
21.      */
22.     public synchronized void synOnMethod() {
23.         System.out.println("synOnMethod begins" + ", time = "
24.                 + System.currentTimeMillis() + "ms");
25.         try {
26.             Thread.sleep(2000L);
27.         } catch (InterruptedException e) {
28.             e.printStackTrace();
29.         }
30.         System.out.println("synOnMethod ends");
31.     }
32.  
33.     /**
34.      * 对象锁方法2,采用synchronized (this)来加锁
35.      */
36.     public void synInMethod() {
37.         synchronized (this) {
38.             System.out.println("synInMethod begins" + ", time = "
39.                     + System.currentTimeMillis() + "ms");
40.             try {
41.                 Thread.sleep(2000L);
42.             } catch (InterruptedException e) {
43.                 e.printStackTrace();
44.             }
45.             System.out.println("synInMethod ends");
46.         }
47.  
48.     }
49.  
50.     /**
51.      * 对象锁方法3
52.      */
53.     public void synMethodWithObj() {
54.         synchronized (object) {
55.             System.out.println("synMethodWithObj begins" + ", time = "
56.                     + System.currentTimeMillis() + "ms");
57.             try {
58.                 Thread.sleep(2000L);
59.             } catch (InterruptedException e) {
60.                 e.printStackTrace();
61.             }
62.             System.out.println("synMethodWithObj ends");
63.         }
64.     }
65.  
66.     /**
67.      * 类锁
68.      */
69.     public static synchronized void increament() {
70.         System.out.println("class synchronized. i = " + i + ", time = "
71.                 + System.currentTimeMillis() + "ms");
72.         i++;
73.         try {
74.             Thread.sleep(2000L);
75.         } catch (InterruptedException e) {
76.             e.printStackTrace();
77.         }
78.          System.out.println("class synchronized ends.");
79.     }
80.  
81. }

三、测试结果

1. 测试类锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

1. public void run() {
2.         //无锁方法
3. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
4.         //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
5.         lock.synInMethod();
6.         //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
7. //      lock.synOnMethod();
8.         //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
9. //      lock.synMethodWithObj();
10.         //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
11.         LockTestClass.increament();
12.     }

终端输出：

1. start time = 1413101360231ms
2.  synInMethod begins, time = 1413101360233ms
3.  synInMethod ends
4.  class synchronized. i = 0, time = 1413101362233ms
5.  synInMethod begins, time = 1413101362233ms 
6.  class synchronized ends. 
7.  synInMethod ends 
8.  class synchronized. i = 1, time = 1413101364233ms 
9.  synInMethod begins, time = 1413101364233ms 
10.  class synchronized ends. 
11.  synInMethod ends 
12.  class synchronized. i = 2, time = 1413101366234ms 
13.  class synchronized ends.

可以看到对象锁方法(synInMothod）第一次启动时比类锁方法（increament)快2秒，这是因为在synInMehtod执行时 sleep了2秒再执行的increament，而这两个方法共用一个线程，所以会慢2秒，如果increament在run中放到 synInMethod前面，那么第一次启动时就是increament快2秒。

而当类锁方法启动时，另一个线程时的对象锁方法也几乎同时启动，说明二者使用的并非同一个锁，不会产生竞争。

结论：类锁和对象锁不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

2.私有锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

1. public void run() {
2.         //无锁方法
3. //      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
4.         //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
5.         lock.synInMethod();
6.         //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
7. //      lock.synOnMethod();
8.         //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
9.         lock.synMethodWithObj();
10.         //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
11. //      LockTestClass.increament();
12.     }

终端输出：

1. start time = 1413121912406ms 
2. synInMethod begins, time = 1413121912407ms. 
3. synInMethod ends. 
4. synMethodWithObj begins, time = 1413121914407ms 
5. synInMethod begins, time = 1413121914407ms. 
6. synInMethod ends. 
7. synMethodWithObj ends 
8. synInMethod begins, time = 1413121916407ms. 
9. synMethodWithObj begins, time = 1413121916407ms 
10. synInMethod ends. 
11. synMethodWithObj ends 
12. synMethodWithObj begins, time = 1413121918407ms 
13. synMethodWithObj ends

和类锁和对象锁非常类似。

结论：私有锁和对象锁也不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

3.synchronized直接加在方法上和synchronized(this)，ObjectThread的run方法修改如下：

1. public void run() { 
2. //无锁方法 // lock.noSynMethod(this.getId(),this); 
3. //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式 
4. lock.synInMethod(); 
5. //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式 
6. lock.synOnMethod(); 
7. //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式 
8. // lock.synMethodWithObj(); 
9. //类锁方法，采用static synchronized increment的方式 
10. // LockTestClass.increament(); 
11. }

终端输出：

1. start time = 1413102913278ms 
2. synInMethod begins, time = 1413102913279ms 
3. synInMethod ends 
4. synInMethod begins, time = 1413102915279ms 
5. synInMethod ends 
6. synOnMethod begins, time = 1413102917279ms 
7. synOnMethod ends 
8. synInMethod begins, time = 1413102919279ms 
9. synInMethod ends 
10. synOnMethod begins, time = 1413102921279ms 
11. synOnMethod ends 
12. synOnMethod begins, time = 1413102923279ms 
13. synOnMethod ends

 可以看到，二者严格地串行输出（当然再次执行时先运行synInMethod还是先运行synOnMethod并不是确定的，取决于谁获得了锁）。 

结论：synchronized直接加在方法上和synchronized(this)都是对当前对象加锁，二者的加锁方法够成了竞争关系，同一时刻只能有一个方法能执行。