Java中的同步与互斥机制--synchornized学习

    Java 关键字 synchronized 是 Java 语言提供的对多线程和同步的一种机制。 synchronized 可以作为函数的修饰符，也可作为函数内的语句。它可以作用于 instance 变量，对象引用（ object reference ）， static 函数和类名称字面常量（ class literals ）。

  下面介绍一下 synchronized 的关键字的使用方法：

一、 synchronized 作函数修饰符

public   synchronized   void  fun()
{
    ……..
}

    fun() 就是一个同步方法，此时 synchronized 关键字锁定的是调用这个同步方法的对象。假设有 p1 和 p2 是同一个类的两个对象， p1 在不同的线程中运行会对 fun() 产生互斥和同步的效果；但是 p2 对象和 p1 对象互相不会对 fun() 产生同步和互斥作用（当然，不同线程中的 p2 对象的 fun() 还是有同步和互斥）。

  对于非 static 的情况， synchronized 是对象级别的，其实质是将 synchronized 作用于对象引用（ object reference ）上，即拿到 p1 对象锁的线程，对 p1 的 fun() 方法有同步互斥作用，不同的对象之间坚持“和平共处”。因此，上面的代码等同于：

public   void  fun()
{
  synchronized( this )   //  this指的是调用这个方法的对象
  {
      ……
  }
}

二、 synchronized 同步程序块

public   void  fun_1(someObject obj)
{
   synchronized (obj)
  {
      ……
  }
}

  上面代码中，锁住的是 obj 对象（正如前面说的，对于非 static 的情况， sysnchronized 是对象级别的），谁拿到这个锁，谁就可运行 obj 控制的那段代码。通常情况，如果我们知道对用哪个对象作为锁时，就可以像上面的代码块一样使用 synchronized 。假如没有明确的对象作为锁，程序员又希望同步一段代码块，就可以使用下面的 trick 。

class  Test  implements  Runnable
{
   private   byte [] lock  =   new   byte [ 0 ];   //  定一个instance变量
   public   void  fun_2()
  {
       synchronized (lock)
      {
          ……
      }
  }
}

  在上面的代码示例中，定义了一个特殊的 instance 变量作为锁，这个 instance 变量必须是一个对象。定义 lock 为长度为 0 的数组对象是最佳方案。在编译后的字节码中，生成长度为 0 的 byte[] 只需要三条操作码。假如我们用所有类的超类 Object 来作锁，需要生成七条操作码。

[ 注意： ] 如果需要定义特殊的 instance 变量作为锁，最好将其定义为 private 的，同时定义其 get() 方法（如果使用自己定义的类的对象作为锁）。如果变量是 public 的，其他类的对象可以得到这个锁的控制权，并修改这个锁。这是非常不安全的。

[ 注意： ] 如果 instance 变量是一个对象，如数组或 ArrayList 什么的，那上述方法仍然不安全，因为当外界对象通过 get 方法拿到这个 instance 对象的引用后，又将其指向另一个对象，那么这个 private 变量也就变了，岂不是很危险。这个时候就需要将 get 方法也加上 synchronized 同步，并且，只返回这个 private 对象的 clone()―― 这样，调用端得到的就是对象副本的引用了。

三、 synchronized 修饰 static 方法

    synchronized 静态 (static) 方法的用法如下面代码示例：

public   static   synchronized   void  fun_3()
{
    ……
}

  如果方法用 static 修饰， synchronized 的作用范围就是 class 一级的，它对类的所有对象起作用。像第一点中的 fun() 方法，如果是 static 的，那么 synchronized 对 p1 对象和 p2 对象都起到同步互斥的作用。

  其实说白了，对于 static 的 synchronize 也可以理解为对象级别的（ hoho ！是不是有点糊涂了？ ^_^ ），因此下面代码可以达到同样效果：

class  XX
{
     public   static   void  fun_4()
    {
     synchronized (XX. class )
    {
        ……
    }
    }
}

  请注意， XX.class 也是一个对象，类型是 Class ，在一个 ClassLoader 里，它是唯一的。因此，我在前面说，也理解它是对象级别的。

  最后简单总结一下：

（1）     通常把 synchronized 关键字的作用范围划分为类的范围和对象的范围两种，不过偶个人理解的是，既然取得的锁都是对象（参考第三点），也可以认为 synchronized 关键字都作用于对象。

（2）     synchronized 关键字是不能继承的，即，父类的 synchronized 方法在子类中不是 synchronized ，必须要重新的显式的声明为 synchronized 才行。

（3）     实现同步需要很大的系统开销，导致延迟等待，甚至可能造成死锁，所以在非多线程情况下不要使用。