Java多线程-synchronized深入解析及原理

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479202.html#p3

synchronized关键字 

1、synchronized原理
java中每个对象都有一个同步锁，当我们调用某对象的synchronized方法时，就获取了该对象的同步锁。例如，synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。
不同线程对同步锁的访问是互斥的。也就是说，某时间点，对象的同步锁只能被一个线程获取到！通过同步锁，我们就能在多线程中，实现对“对象/方法”的互斥访问。 例如，现在有两个线程A和线程B，它们都会访问“对象obj的同步锁”。假设，在某一时刻，线程A获取到“obj的同步锁”并在执行一些操作；而此时，线程B也企图获取“obj的同步锁” —— 线程B会获取失败，它必须等待，直到线程A释放了“该对象的同步锁”之后线程B才能获取到“obj的同步锁”从而才可以运行


2. synchronized基本规则
1）当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞
package thread;


public class ThreadTest {
class MyRunable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized(this) {
            try {  
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }
}

class MyThread extends Thread {
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized(this) {
           try {  
               for (int i = 0; i < 3; i++) {
                   Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }
}
Test1：
public static void main(String[] args) {  
//        System.out.println("================测试Runable=====================");
       Runnable demo = new ThreadTest().new MyRunable();     // 新建“Runnable对象”


       Thread t1 = new Thread(demo, "t1");  // 新建“线程t1”, t1是基于demo这个Runnable对象
       Thread t2 = new Thread(demo, "t2");  // 新建“线程t2”, t2是基于demo这个Runnable对象
       t1.start();                          // 启动“线程t1”
       t2.start();                          // 启动“线程t2”  
   } 
 result：
t1 loop 0
t1 loop 1
t1 loop 2
t2 loop 0
t2 loop 1
t2 loop 2


Test2：
public static void main(String[] args) {  
//        System.out.println("================测试Thread=====================");
       Thread t3 = new ThreadTest().new MyThread("t1");  // 新建“线程t1”
       Thread t4 = new ThreadTest().new MyThread("t2");  // 新建“线程t2”
       t3.start();                          // 启动“线程t1”
       t4.start();                          // 启动“线程t2”     
   } 
result：
t1 loop 0
t2 loop 0
t1 loop 1
t2 loop 1
t1 loop 2
t2 loop 2


}
两个测试执行的结果不同原因：
synchronized(this)中的this是指“当前的类对象”，即synchronized(this)所在的类对应的当前对象。它的作用是获取“当前对象的同步锁”。
Test1中synchronized(this)中的this代表的是MyRunable对象；t1和t2共同一个MyRunable对象
Test2中synchronized(this)中的this代表的是MyThread对象，而t1和t2是两个不同的MyThread对象，因此t1和t2在执行synchronized(this)时，获取的是不同对象的同步锁


2）当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
package thread;


public class ThreadDemo2 {
class Count {
    // 含有synchronized同步块的方法
    public void synMethod() {
        synchronized(this) {
            try {  
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }
   // 非同步的方法
   public void nonSynMethod() {
       try {  
           for (int i = 0; i < 3; i++) {
               Thread.sleep(100);
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
           }
       } catch (InterruptedException ie) {  
       }
   }
}

public static void main(String[] args) {  
        final Count count = new ThreadDemo2().new Count();
        // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.synMethod();
                    }
                }, "t1");


        // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.nonSynMethod();
                    }
                }, "t2");  
        t1.start();  // 启动t1
        t2.start();  // 启动t2
    } 
}
Result:
t2 nonSynMethod loop 0
t1 synMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 1
t1 synMethod loop 1
t2 nonSynMethod loop 2
t1 synMethod loop 2


3）当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞
package thread;
public class ThreadDemo3 {
class Count {
    // 含有synchronized同步块的方法
    public void synMethod() {
        synchronized(this) {
            try {  
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synMethod loop " + i);  
               }
           } catch (InterruptedException ie) {  
           }
       }  
   }
   // 非同步的方法
   public void nonSynMethod() {
    synchronized (this) {
    try {  
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
    Thread.sleep(100);
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " nonSynMethod loop " + i);  
    }
    } catch (InterruptedException ie) {  
    }
}
   }
}

public static void main(String[] args) {  
        final Count count = new ThreadDemo3().new Count();
        // 新建t1, t1会调用“count对象”的synMethod()方法
        Thread t1 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.synMethod();
                    }
                }, "t1");


        // 新建t2, t2会调用“count对象”的nonSynMethod()方法
        Thread t2 = new Thread(
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        count.nonSynMethod();
                    }
                }, "t2");  
        t1.start();  // 启动t1
        t2.start();  // 启动t2
    } 
}
Result:
t1 synMethod loop 0
t1 synMethod loop 1
t1 synMethod loop 2
t2 nonSynMethod loop 0
t2 nonSynMethod loop 1
t2 nonSynMethod loop 2

3. synchronized方法 和 synchronized代码块

在方法上加synchronized等同于synchronized(this)

synchronized代码块可以更精确的控制冲突限制访问区域，有时候表现更高效率

package thread;
public class ThreadDemo4 {
public synchronized void synMethod(int num) {
        for(int i=0; i<num; i++)
            ;
    }


    public void synBlock(int num) {
       synchronized( this ) {
           for(int i=0; i<num; i++)
               ;
       }
   }
   public static void main(String[] args) {
  int num = 100000000;
  ThreadDemo4 demo = new ThreadDemo4();


       long start, diff;
       start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
       demo.synMethod(num);                                // 调用“synchronized方法”
       diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
       System.out.println("synMethod() : "+ diff);
       
       start = System.currentTimeMillis();                // 获取当前时间(millis)
       demo.synBlock(num);                                // 调用“synchronized方法块”
       diff = System.currentTimeMillis() - start;        // 获取“时间差值”
       System.out.println("synBlock()  : "+ diff);
   }
}
Result:
synMethod() : 5
synBlock()  : 1


4. 实例锁 和 全局锁
实例锁 -- 锁在某一个实例对象上。如果该类是单例，那么该锁也具有全局锁的概念。
               实例锁对应的就是synchronized关键字。
全局锁 -- 该锁针对的是类，无论实例多少个对象，那么线程都共享该锁。
               全局锁对应的就是static synchronized（或者是锁在该类的class或者classloader对象上）。


关于“实例锁”和“全局锁”有一个很形象的例子：
pulbic class Something {
    public synchronized void isSyncA(){}
    public synchronized void isSyncB(){}
    public static synchronized void cSyncA(){}
    public static synchronized void cSyncB(){}
}
实例对象x、y
(01) x.isSyncA()与x.isSyncB()    阻塞，不能同时访问，同一个对象的锁
(02) x.isSyncA()与y.isSyncA()    不阻塞，能同时访问，不同对象的锁
(03) x.cSyncA()与y.cSyncB() 阻塞，不能同时访问，x.cSyncA()相当于Something.isSyncA()，y.cSyncB()相当于Something.isSyncB()，因此它们共用一个同步锁，不能被同时反问
(04) x.isSyncA()与Something.cSyncA() 不阻塞，能同时访问x.isSyncA()使用的是对象x的锁；而cSyncA()是静态方法，Something.cSyncA()可以理解对使用的是“类的锁“