在 Java 中,关键字 synchronized 可以保证在同一个时刻,只有一个线程可以执行某个方法或者某个代码块(主要是对方法或者代码块中存在共享数据的操作),同时我们还应该注意到 synchronized 另外一个重要的作用,synchronized 可保证一个线程的变化(主要是共享数据的变化)被其他线程所看到(保证可见性,完全可以替代 Volatile 功能)。
synchronized 不能锁变量,只能锁方法和代码块。使用代码块进行加锁,只能加锁引用类型,不能加锁基本类型
synchronized 关键字最主要有以下 3 种应用方式,下面分别介绍:
所谓的实例对象锁就是用 synchronized 修饰实例对象中的实例方法,注意是实例方法不包括静态方法,
public class AccountingSync implements Runnable {
//共享资源(临界资源)
static int i = 0;
// synchronized 修饰实例方法
public synchronized void increase() {
i ++;
}
@Override
public void run() {
for(int j=0;j<1000000;j++){
increase();
}
}
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
AccountingSync instance = new AccountingSync();
Thread t1 = new Thread(instance);
Thread t2 = new Thread(instance);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("static, i output:" + i);
}
}
/**
* 输出结果:
* static, i output:2000000
*/
如果在函数 increase()前不加 synchronized,因为 i++不具备原子性,所以最终结果会小于 2000000
一个对象只有一把锁,当一个线程获取了该对象的锁之后,其他线程无法获取该对象的锁,所以无法访问该对象的其他 synchronized 实例方法,但是其他线程还是可以访问该实例对象的其他非 synchronized 方法。
但是一个线程 A 需要访问实例对象 obj1 的 synchronized 方法 f1(当前对象锁是 obj1),另一个线程 B 需要访问实例对象 obj2 的 synchronized 方法 f2(当前对象锁是 obj2),这样是允许的:
public class AccountingSyncBad implements Runnable {
//共享资源(临界资源)
static int i = 0;
// synchronized 修饰实例方法
public synchronized void increase() {
i ++;
}
@Override
public void run() {
for(int j=0;j<1000000;j++){
increase();
}
}
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
// new 两个AccountingSync新实例
Thread t1 = new Thread(new AccountingSyncBad());
Thread t2 = new Thread(new AccountingSyncBad());
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("static, i output:" + i);
}
}
/**
* 输出结果:
* static, i output:1224617
*/
上述代码与前面不同的是我们同时创建了两个新实例 AccountingSyncBad,然后启动两个不同的线程对共享变量 i 进行操作,但很遗憾操作结果是 1224617 而不是期望结果 2000000,因为上述代码犯了严重的错误,虽然我们使用 synchronized 修饰了 increase 方法,但却 new 了两个不同的实例对象,这也就意味着存在着两个不同的实例对象锁,因此 t1 和 t2 都会进入各自的对象锁,也就是说 t1 和 t2 线程使用的是不同的锁,因此线程安全是无法保证的。
每个对象都有一个对象锁,不同的对象,他们的锁不会互相影响。
当 synchronized 作用于静态方法时,其锁就是当前类的 class 锁,不属于某个对象。
当前类 class 锁被获取,不影响对象锁的获取,两者互不影响。
由于静态成员不专属于任何一个实例对象,是类成员,因此通过 class 对象锁可以控制静态成员的并发操作。需要注意的是如果一个线程 A 调用一个实例对象的非 static synchronized 方法,而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的 class 对象,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象
在某些情况下,我们编写的方法体可能比较大,同时存在一些比较耗时的操作,而需要同步的代码又只有一小部分,如果直接对整个方法进行同步操作,可能会得不偿失,此时我们可以使用同步代码块的方式对需要同步的代码进行包裹,这样就无需对整个方法进行同步操作了,同步代码块的使用示例如下:
public class AccountingSync2 implements Runnable {
static AccountingSync2 instance = new AccountingSync2(); // 饿汉单例模式
static int i=0;
@Override
public void run() {
//省略其他耗时操作....
//使用同步代码块对变量i进行同步操作,锁对象为instance
synchronized(instance){
for(int j=0;j<1000000;j++){
i++;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1=new Thread(instance);
Thread t2=new Thread(instance);
t1.start();t2.start();
t1.join();t2.join();
System.out.println(i);
}
}
/**
* 输出结果:
* 2000000
*/
从代码看出,将 synchronized 作用于一个给定的实例对象 instance,即当前实例对象就是锁对象,每次当线程进入 synchronized 包裹的代码块时就会要求当前线程持有 instance 实例对象锁,如果当前有其他线程正持有该对象锁,那么新到的线程就必须等待,这样也就保证了每次只有一个线程执行 i++;操作。当然除了 instance 作为对象外,我们还可以使用 this 对象(代表当前实例)或者当前类的 class 对象作为锁,如下代码:
//this,当前实例对象锁
synchronized(this){
for(int j=0;j<1000000;j++){
i++;
}
}
//class对象锁
synchronized(AccountingSync.class){
for(int j=0;j<1000000;j++){
i++;
}
}