java多线程(四)synchronized关键字修饰方法

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在之前的博客中我们介绍了条件对象和锁对象,两者结合使用才能起到比较好的互斥与同步效果,大家可能觉得有些麻烦,有没有将两者结合起来的工具呢,有!java提供了synchronized关键字来实现线程的互斥和同步,其达到的效果相当于条件对象和锁对象结合起来的效果。synchronized关键字有两类用法,一类是修饰方法,一类是修饰代码块,这篇博客主要介绍一下synchronized关键字修饰方法时的用法。


先来为大家介绍一下java中锁的概念。java中的每个对象和每个类都有锁,而且是互斥锁,也就是说只能有一方占有,另一方只能等到对方释放后才能再占有锁。synchronized关键字就是基于java的对象和类的锁的。


一、修饰普通方法


下面来看一下下面这个例子,Trans这个类是在一行中打印当前的线程和0-24这25个数。MyThread这个类接收一个Trans类的对象,在run方法中不停的调用printNum方法。在main方法中,创建了一个对象和两个线程,这两个线程都使用同一个Trans对象。

public class Trans {

	public void printNum(int num){
		System.out.print(Thread.currentThread());//获取当前运行这个方法的类
		for(int i=0;i<25;i++){
			System.out.print(i+" ");
		}
		System.out.println();
	}
}

class MyThread implements Runnable {
	private Trans trans;
	private int num;

	public MyThread(Trans trans, int num) {
		this.trans = trans;
		this.num = num;
	}

	public void run() {
		while (true)
		{
			trans.printNum(num);
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
			
	}
}

public class Test {


	public static void main(String[] args) {

		Trans t = new Trans();
		Thread a = new Thread(new MyThread(t, 1));
		Thread b = new Thread(new MyThread(t, 2));

		a.start();
		b.start();

	}

}

现在,两个线程会同时执行Trans的printNum方法,因为又是同一个对象的方法,所以一定会产生RaceCondition,我的结果如下:

java多线程(四)synchronized关键字修饰方法_第1张图片


可以看到,打印结果确实是不正确的。那么怎么用synchronized关键字避免这种情况呢?可以将printNum方法的声明改为下面这种:

public synchronized void printNum(int num){
		System.out.print(Thread.currentThread());
		for(int i=0;i<25;i++){
			System.out.print(i+" ");
		}
		System.out.println();
	}

这就是用synchronized关键字修饰方法,现在我们再来试一下程序,看看还会不会产生RaceCondition。果然不会再产生RaceCondition了,是不是比用条件锁方便多了,那么为什么这样就可以了呢?我们来分析一下:之前我们说过,synchronized关键字会获得锁,所以在这里synchronized关键字获得的锁就是传递给线程的那个Trans对象的锁,两个线程用的是同一个锁,所以当一个线程执行到synchronized修饰的方法时,这个线程就会获得Trans对象的锁,并且这个锁是互斥的,所以其他试图想要获得锁的线程都必须等待,直到这个线程释放了锁,从而起到了互斥的作用。


每个对象都有自己的锁,所以这里synchronized关键字起作用的原因就是因为两个线程用的是同一个对象,如果每个线程都有自己的Trans对象,那么上边的方法将不再适用,例如我们把Main方法改为下面这样:


public static void main(String[] args) {

		Trans t = new Trans();
		Trans t1 = new Trans();
		Thread a = new Thread(new MyThread(t, 1));
		Thread b = new Thread(new MyThread(t1, 2));

		a.start();
		b.start();

	}

这里每个线程都有自己的Trans对象,每个线程获得的锁也是自己对象的锁,两个锁之间互不干扰,所以synchronized关键字不会起到作用,那么这时应该怎么用synchronized关键字呢?那就是使用synchronized关键字修饰代码块,这种用法我们下篇博客再讲,这篇先把synchronized关键字修饰方法的用法讲清楚。


既然每个对象都只有一把互斥锁,那么同一个对象的多个synchronized关键字修饰的方法之间也是无法同时访问的。例如下面的例子:


public class Trans {

	public synchronized void printNum(int num) {
		while (true) {
			System.out.print(Thread.currentThread());
			for (int i = 0; i < 25; i++) {
				System.out.print(i + " ");
			}
			System.out.println();
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			
		}
	}

	public synchronized void printNum1(int num) {
		System.out.print(Thread.currentThread());
		for (int i = 25; i > 0; i--) {
			System.out.print(i + " ");
		}
		System.out.println();
	}

	public void printNum2(int num) {
		for (int i = 25; i > 0; i--) {
			System.out.print(num);
		}
		System.out.println();
	}
}


class MyThread implements Runnable {
	private Trans trans;
	private int num;

	public MyThread(Trans trans, int num) {
		this.trans = trans;
		this.num = num;
	}

	public void run() {
		trans.printNum(num);
	}
}

class MyThread1 implements Runnable {
	private Trans trans;
	private int num;

	public MyThread1(Trans trans, int num) {
		this.trans = trans;
		this.num = num;
	}

	public void run() {
		while (true) {
			trans.printNum1(num);
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

class MyThread2 implements Runnable {
	private Trans trans;
	private int num;

	public MyThread2(Trans trans, int num) {
		this.trans = trans;
		this.num = num;
	}

	public void run() {
		while (true) {
			trans.printNum2(num);
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

public class Test {

	public static void main(String[] args) {

		Trans t = new Trans();
		Thread a = new Thread(new MyThread(t, 1));
		Thread b = new Thread(new MyThread1(t, 2));
		Thread c = new Thread(new MyThread2(t, 2));

		a.start();
		b.start();
		c.start();

	}

}


首先,Trans类增加了两个方法,一个方法其中一个方法也是用synchronized关键字修饰的方法,另一个方法是不用synchronized关键字修饰的,在Main方法中创建了三个线程,这个三个线程都是同一个Trans对象,分别调用三个不同的打印方法。第一个打印方法是一个死循环,一直在打印信息,又是synchronized修饰的方法,一旦获得了对象的锁就不会释放了,第二个方法也是synchronized关键字修饰的方法,这两个方法不能同时执行,如果第一个方法获得了锁,那么第二个方法将永远不能执行,第三个打印方法不是synchronized的,所以锁对它没有任何的影响,可以随时的执行。


下面是我的执行结果:


java多线程(四)synchronized关键字修饰方法_第2张图片


和我们想的一样,方法一和方法三交替执行,方法二不会执行。


二、修饰静态方法


我们知道静态 方法被整个类拥有,所有的类的对象共用这一个方法,那么synchronized关键字修饰static方法所获得的锁是这个类的锁,而不是这个对象的锁。那么一个类的锁和一个类的对象的锁有什么关系呢?

每个类都有一个互斥锁,每个类可能会有多个不同的对象,每个对象都有一个它自己的对象锁。自然,类的锁的管辖范围比对象的锁的管辖范围大,不同的对象之间的锁互不影响,但是他们都受类的锁的控制,如果一个类的锁被一个线程获得,那么这个类的所有的对象都不能访问需要获得类的锁的方法,但是可以访问不需要锁的方法和需要某个对象锁的方法。

例如下面这个例子,就可以很好的说明,static方法被synchronized修饰时,这个类的所有的对象都是锁的影响。

public class Trans {

	public static synchronized void printNum(int num){  
        System.out.print(Thread.currentThread());  
        for(int i=0;i<25;i++){  
            System.out.print(i+" ");  
        }  
        System.out.println();  
    }  
}



class MyThread implements Runnable {  
    private Trans trans;  
    private int num;  
  
    public MyThread(Trans trans, int num) {  
        this.trans = trans;  
        this.num = num;  
    }  
  
    public void run() {  
        while (true)  
        {  
            trans.printNum(num);  
            try {  
                Thread.sleep(500);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
              
    }  
}  
  
public class Test {  
  
  
    public static void main(String[] args) {  
  
        Trans t = new Trans();  
        Trans t1 = new Trans();  
        Thread a = new Thread(new MyThread(t, 1));  
        Thread b = new Thread(new MyThread(t1, 2));  
  
        a.start();  
        b.start();  
  
    }  
  
}

一个线程访问static的synchronized方法时,其他的线程还可以访问不是static却被synchronized修饰的方法,例如:

public class Trans {

	public static synchronized void printNum(int num){  
        System.out.print(Thread.currentThread());  
        for(int i=0;i<25;i++){  
            System.out.print(i+" ");  
        }  
        System.out.println();  
    }
	
	public synchronized void printNum1(int num){  
        System.out.print(Thread.currentThread());  
        for(int i=0;i<25;i++){  
            System.out.print(2+" ");  
        }  
        System.out.println();  
    }
}

class MyThread implements Runnable {  
    private Trans trans;  
    private int num;  
  
    public MyThread(Trans trans, int num) {  
        this.trans = trans;  
        this.num = num;  
    }  
  
    public void run() {  
        while (true)  
        {  
            trans.printNum(num);  
            try {  
                Thread.sleep(500);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
              
    }  
}  

class MyThread1 implements Runnable {  
    private Trans trans;  
    private int num;  
  
    public MyThread1(Trans trans, int num) {  
        this.trans = trans;  
        this.num = num;  
    }  
  
    public void run() {  
        while (true)  
        {  
            trans.printNum1(num);  
            try {  
                Thread.sleep(500);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
              
    }  
}
  
public class Test {  
  
  
    public static void main(String[] args) {  
  
        Trans t = new Trans();  
        Thread a = new Thread(new MyThread(t, 1));  
        Thread b = new Thread(new MyThread1(t, 2));  
  
        a.start();  
        b.start();  
  
    }  
  
}


了解了锁的概念和synchronized修饰方法的用法之后我们可以总结出,两个方法是不是互斥的关键是看两个方法取得的锁是不是互斥的,如果锁是互斥的,那么方法也是互斥访问的,如果锁不是互斥的,那么不同的锁之间是不会有什么影响的,所以这时方法是可以同时访问的。



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