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Java中 synchronized 关键字学习

日期：2018-05-01点击：508收藏

前言

线程安全是我们并发编程中很重要的，为什么会造成线程安全，主要原因有两点：

1、共享数据（即临界资源）

2、多条线程共同操作同一数据。

为了解决这种问题，所以引入了锁机制的概念。这种锁很好理解，我们可以理解为，“为了确保临界资源的安全，在同一时刻只能有一个线程调用该临界资源，当某个线程调用临界资源的时候，给它加上锁，不让其他线程调用，只有当前线程调用完临界资源后，开锁，临界资源可以被其他线程调用”。synchronized就是java中的一种锁。

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：

1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；

2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；

3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；

4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

修饰一个代码块

1、当一个线程访问一个对象中的synchronized(this)中的代码块时，其他想要访问该代码块的线程将被阻塞。我们先来看个demo

/**
 * 同步线程
 * Created by leiqi on 2018/4/27.
 */

public class SynThread implements Runnable {
    public SynThread(){
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this){
            for (int i= 0; i< 5;i++){
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

在main方法中调用下面方法：

    /**
     * 访问同一对象的synchronized()this代码块
     */
    private static void FirstSynMethond() {
        SynThread synThread = new SynThread();
        Thread thread1 = new Thread(synThread,"SynThread1");
        Thread thread2 = new Thread(synThread,"SynThread2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

我们看到的结果如下：

SynThread1:0
SynThread1:1
SynThread1:2
SynThread1:3
SynThread1:4
SynThread2:0
SynThread2:1
SynThread2:2
SynThread2:3
SynThread2:4

Process finished with exit code 0

我们可以看到同时调用两个并发线程对象，同时访问同一对象（SynThread）的synchronized(this)代码块时，只有一个线程能够执行，另一个线程受到阻塞，必须等前面的线程执行完之后后面的线程才能执行。这就相当于给对象加了把锁，当一个线程访问该对象时就把所关闭，不让其他线程访问，当前面线程执行完成之后，再把锁打开。这就解决了我们的并发时的安全问题。

我们再来通过下面的方法调用SynThread对象：

  /**
     * 访问不同对象的synchronized()this代码块
     */
    private static void FirstSynMethond2() {
        SynThread synThread1 = new SynThread();
        SynThread synThread2 = new SynThread();
        Thread thread1 = new Thread(synThread1,"SynThread1");
        Thread thread2 = new Thread(synThread2,"SynThread2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

得到结果如下：

SynThread1:0
SynThread2:0
SynThread1:1
SynThread2:1
SynThread1:2
SynThread2:2
SynThread2:3
SynThread1:3
SynThread2:4
SynThread1:4

Process finished with exit code 0

我们发现，这次得到的结果和上次完全不一样，不是说同时只能一个又一个线程访问对象吗？我们仔细看发现我们刚才调用时。创建了两个SynThread对象，两个线程分别调用了它们自己的对象，而第一次运行的结果是两个线程调用的是同一个对象。为啥两个对象count还是一直在加，那是因为所以，在这里我们要注意一点：“ synchronized锁定的是对象，而不是类，第二次运行结果就是，因为有两个对象，所以生成了两把锁，这两把锁不干扰。”

2、当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。我们看下面demo：

/**
 * 访问同一对象的synchronized(this)代码块和非synchronized(this)代码块
 * Created by leiqi on 2018/4/28.
 */
public class SynthreadDemo2 implements Runnable {

    private int count;
    public SynthreadDemo2(){
        count = 0;
    }

    public void countAdd(){
        synchronized (this){
            for (int i=0;i<5;i++){
                try {
                    System.out.println("Add     count"+":"+(count++));
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void printcount(){
        for (int i =0; i<5;i++){
            try{
                System.out.println("print   count"+":"+(count++));
                Thread.sleep(100);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.equals("SynThreadDemo1")){
            countAdd();
        }else if (threadName.equals("SynThreadDemo2")){
            printcount();
        }
    }
}

调用方法如下：

 /**
     * 同时访问同一对象的synchronized(this)代码块和非synchronized(this)代码块
     */
    private static void SecondSynDemoMehond(){
        SynthreadDemo2 synthreadDemo2 = new SynthreadDemo2();
        Thread thread1= new Thread(synthreadDemo2,"SynThreadDemo1");
        Thread thread2= new Thread(synthreadDemo2,"SynThreadDemo2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

我们得到结果如下所示：

print   count:1
Add     count:0
print   count:2
Add     count:3
print   count:4
Add     count:5
print   count:6
Add     count:7
print   count:8
Add     count:9

Process finished with exit code 0

上面的两个代码printcount是非synchronized(this)代码块，countAdd是synchronized(this)代码块,根据运行结果我们可以看到当一个线程访问一个对象的synchronized的代码块时其他线程可以访问该对象的非synchronized代码块。

修饰一个方法

synchhronized修饰一个方法比较简单，有以下两种方法：

    /**
     * 写法一
     */
    public synchronized void method(){
        //todo
    }
    /**
     * 写法二
     */
    public void method(){
        synchronized (this){
            //todo
        }
    }

这两种写法，写法一修饰一个方法写法二修饰后整个方法的代码块，两者都是修饰了整个方法的代码，所以两种写法是等价的。在用synchronized修饰一个方法要注意以下几点：

1、synchronized关键字不能继承
我们可以使用synchronized关键字来修饰方法，但是synchronized是不属于方法的一部分，所以synchronized是不能被继承的。当我们用synchronized修饰一个方法后，在子类覆盖来这个方法，在子类中这个方法并不是同步的，必须显示的在子类调用方法上加上synchronized关键字才可以。也可以在子类调用父类的方法，两种写法demo如下：

在子类方法加上synchronized关键字：

class Parent {
        public synchronized void method() { }
    }
    class Child extends Parent {
        public synchronized void method() { }
    }

在子类方法中调用父类方法：

  class Parent {
        public synchronized void method() {   }
    }
    class Child extends Parent {
        public void method() { super.method();   }
    }

2、定义接口方法时不能使用synchronized关键字

3、构造方法不能使用synchronized关键字，但是可以使用synchronized (this)来同步代码块。

修饰一个静态方法

synchronized修饰一个静态方法写法如下：

public synchronized static void method() {
   // todo
}

由于静态方法是属于类的而不是属于对象的，所以synchronized修饰静态方法是给这个类的对象加上锁，我们将第一个demo稍加改动：

/**
 * 同步线程
 * Created by leiqi on 2018/4/27.
 */

public class SynThread implements Runnable {
    public SynThread(){
    }
    @Override
    public void run() {
      method();
    }
    private synchronized static void method(){
            for (int i= 0; i< 5;i++){
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    }
}

调用方法根修饰代码块的第二种调用方法一样：

   /**
     * 访问不同对象的synchronized()this代码块
     */
    private static void FirstSynMethond2() {
        SynThread synThread1 = new SynThread();
        SynThread synThread2 = new SynThread();
        Thread thread1 = new Thread(synThread1,"SynThread1");
        Thread thread2 = new Thread(synThread2,"SynThread2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

而这次我们得到的结果如下：

SynThread1:0
SynThread1:1
SynThread1:2
SynThread1:3
SynThread1:4
SynThread2:0
SynThread2:1
SynThread2:2
SynThread2:3
SynThread2:4

Process finished with exit code 0

为啥这次的结果和上面执行的结果不一样昵？这是因为 synchronized这次修饰的是静态方法，静态方法属于类，所以这次synchronized是给累的对象加锁，故而synThread1和synThread2是同一把锁。

修饰一个类

synchronized还可以用来修饰一个类，写法如下：

class ClassName{
    public void method(){
        synchronized (ClassName.class){
            //todo
        }
    }
}

我们把上面的demo再做个修改

/**
 * 同步线程
 * Created by leiqi on 2018/4/27.
 */

public class SynThread implements Runnable {
    public SynThread(){
    }
    @Override
    public void run() {
      method();
    }
    private  void method(){
        synchronized (SynThread.class){
            for (int i= 0; i< 5;i++){
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
                    Thread.sleep(100);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

它的运行效果和上面的结果是一样的，最终效果都是给类的对象加锁，synchronized用于修饰一个类时，是给这个类的所有对象加锁，所有对象都是同同一把锁。