谈谈对Synchronized关键字,类锁,方法锁,重入锁的理解

先了解相关的锁知识:

java的内置锁:每个java对象都可以用做一个实现同步的锁,这些锁成为内置锁。线程进入同步代码块或方法的时候会自动获得该锁,在退出同步代码块或方法时会释放该锁。获得内置锁的唯一途径就是进入这个锁的保护的同步代码块或方法。

java内置锁是一个互斥锁,这就是意味着最多只有一个线程能够获得该锁,当线程A尝试去获得线程B持有的内置锁时,线程A必须等待或者阻塞,知道线程B释放这个锁,如果B线程不释放这个锁,那么A线程将永远等待下去。

与之对应的还有显式锁

(1)当synchronized作用于普通方法是,锁对象是this;

(2)当synchronized作用于静态方法是,锁对象是当前类的Class对象;

(3)当synchronized作用于代码块时,锁对象是synchronized(obj)中的这个obj。

方法锁:用synchronized修饰方法方法锁 这个就属于对象锁。也可以说方法锁和对象锁说的是一个东西,但不准确,对象锁还有代码块。

java的对象锁和类锁:java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的,但是,两个锁实际是有很大的区别的,对象锁是用于对象实例方法,或者一个对象实例上的,类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。

 

对象锁:(synchronized修饰方法或代码块)

// 对象锁:形式1(方法锁) 

public synchronized void Method1() 

// 对象锁:形式2(代码块形式)

synchronized (this)

 

类锁(synchronized 修饰静态的方法或代码块)

// 类锁:形式1 

public static synchronized void Method1() 

// 类锁:形式2

synchronized (Test.class)

 

我们知道,类的对象实例可以有很多个,但是每个类只有一个class对象,所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的,但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是,其实类锁只是一个概念上的东西,并不是真实存在的,它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的

例子:下面分别分析这两种用法在对象锁和类锁上的效果。对象锁的synchronized修饰方法和代码块:

谈谈对Synchronized关键字,类锁,方法锁,重入锁的理解_第1张图片

谈谈对Synchronized关键字,类锁,方法锁,重入锁的理解_第2张图片

第一个方法时用了同步代码块的方式进行同步,传入的对象实例是this,表明是当前对象,当然,如果需要同步其他对象实例,也不可传入其他对象的实例;

第二个方法是修饰方法的方式进行同步。因为第一个同步代码块传入的this,所以两个同步代码所需要获得的对象锁都是同一个对象锁。

下面main方法时分别开启两个线程,分别调用test1和test2方法,那么两个线程都需要获得该对象锁,另一个线程必须等待。

上面也给出了运行的结果可以看到:直到test2线程执行完毕,释放掉锁,test1线程才开始执行。(可能这个结果有人会有疑问,代码里面明明是先开启test1线程,为什么先执行的是test2呢?这是因为java编译器在编译成字节码的时候,会对代码进行一个重排序,也就是说,编译器会根据实际情况对代码进行一个合理的排序,编译前代码写在前面,在编译后的字节码不一定排在前面,所以这种运行结果是正常的, 这里是题外话,最主要是检验synchronized的用法的正确性)

所以synchronized只是一个内置锁的加锁机制,当某个方法加上synchronized关键字后,就表明要获得该内置锁才能执行,并不能阻止其他线程访问不需要获得该内置锁的方法。

类锁修饰方法和代码块的效果和对象锁是一样的,因为类锁只是一个抽象出来的概念,只是为了区别静态方法的特点,因为静态方法是所有对象实例共用的,所以对应着synchronized修饰的静态方法的锁也是唯一的,所以抽象出来个类锁。

 

其实这里的重点在下面这块代码,synchronized同时修饰静态和非静态方法

谈谈对Synchronized关键字,类锁,方法锁,重入锁的理解_第3张图片

上面代码synchronized同时修饰静态方法和实例方法,但是运行结果是交替进行的,这证明了类锁和对象锁是两个不一样的锁,控制着不同的区域,它们是互不干扰的。同样,线程获得对象锁的同时,也可以获得该类锁,即同时获得两个锁,这是允许的。

既然有了synchronized修饰方法的同步方式,为什么还需要synchronized修饰同步代码块的方式呢?

而这个问题也是synchronized的缺陷所在

synchronized的缺陷:当某个线程进入同步方法获得对象锁,那么其他线程访问这里对象的同步方法时,必须等待或者阻塞,这对高并发的系统是致命的,这很容易导致系统的崩溃。如果某个线程在同步方法里面发生了死循环,那么它就永远不会释放这个对象锁,那么其他线程就要永远的等待。这是一个致命的问题。

这也是同步代码块在某种情况下要优于同步方法的方面。也就是我们可以在调用者上使用synchronized来修饰执行者代码块,及时阻塞,也不会影响到执行者的代码例如在某个类的方法里面:这个类里面声明了一个对象实例,SynObject so=new SynObject();在某个方法里面调用了这个实例的方法so.testsy();但是调用这个方法需要进行同步,不能同时有多个线程同时执行调用这个方法。

这时如果直接用synchronized修饰调用了so.testsy();代码的方法,那么当某个线程进入了这个方法之后,这个对象其他同步方法都不能给其他线程访问了。假如这个方法需要执行的时间很长,那么其他线程会一直阻塞,影响到系统的性能。

如果这时用synchronized来修饰代码块:synchronized(so){so.testsy();},那么这个方法加锁的对象是so这个对象,跟执行这行代码的对象没有关系,当一个线程执行这个方法时,这对其他同步方法时没有影响的,因为他们持有的锁都完全不一样。

 

有些情况下使用同步代码块比synchronized修饰的方法更优:

不过这里还有一种特例,就是上面演示的第一个例子,对象锁synchronized同时修饰方法和代码块,这时也可以体现到同步代码块的优越性,如果test1方法同步代码块后面有非常多没有同步的代码,而且有一个100000的循环,这导致test1方法会执行时间非常长,那么如果直接用synchronized修饰方法,那么在方法没执行完之前,其他线程是不可以访问test2方法的,但是如果用了同步代码块,那么当退出代码块时就已经释放了对象锁,当线程还在执行test1的那个100000的循环时,其他线程就已经可以访问test2方法了。这就让阻塞的机会或者线程更少。让系统的性能更优越。

一个类的对象锁和另一个类的对象锁是没有关联的,当一个线程获得A类的对象锁时,它同时也可以获得B类的对象锁。

 

同步代码和同步方法的不同:

1.从尺寸上讲,同步代码块比同步方法小。你可以把同步代码块看成是没上锁房间里的一块用带锁的屏风隔开的空间。

2.同步代码块还可以人为的指定获得某个其它对象的key。就像是指定用哪一把钥匙才能开这个屏风的锁,你可以用本房的钥匙;你也可以指定用另一个房子的钥匙才能开这样的话,你也可以要跑到另一栋房子那儿把那个钥匙拿来,并用那个房子的钥匙来打开这个房子的带锁的屏风。

记住你获得的那另一栋房子的钥匙,并不影响其他人进入那栋房子没有锁的房间。

 

为什么要使用同步代码块呢?

首先对程序来讲同步的部分很影响运行效率,而一个方法通常是先创建一些局部变量,再对这些变量做一些 操作,如运算,显示等等;而同步所覆盖的代码越多,对效率的影响就越严重。因此我们通常尽量缩小其影响范围。

 

如何做?同步代码块。

我们只把一个方法中该同步的地方同步,比如运算。

另外,同步代码块可以指定钥匙这一特点有个额外的好处,是可以在一定时期内霸占某个对象的key。还记得前面说过普通情况下钥匙的使用原则吗。现在不是普通情况了。你所取得的那把钥匙不是永远不还,而是在退出同步代码块时才还。

 

还用前面那个想连续用两个上锁房间的家伙打比方。怎样才能在用完一间以后,继续使用另一间呢。用同步代码块吧。先创建另外一个线程,做一个同步代码 块,把那个代码块的锁指向这个房子的钥匙。然后启动那个线程。只要你能在进入那个代码块时抓到这房子的钥匙,你就可以一直保留到退出那个代码块。也就是说 你甚至可以对本房内所有上锁的房间遍历,甚至再sleep(10*60*1000),而房门口却还有1000个线程在等这把钥匙呢。很过瘾吧。

 

重入锁:

广义上的可重入锁指的是可重复可递归调用的锁,在外层使用锁之后,在内层仍然可以使用,并且不发生死锁(前提得是同一个对象或者class),这样的锁就叫做可重入锁。

即线程在执行某个方法时已经持有了这个锁,那么线程在执行另一个方法时也持有该锁。首先我们来看看加锁方法lock的实现

 

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