java同步和互斥【相关原理】

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。