前言
- 在
Java中，有一個常被忽略 但 非常重要的關鍵字Synchronized - 今天，我將詳細講解
Java關鍵字Synchronized的所有知識，希望你們會喜歡
Carson帶你學多線程系列
基礎匯總
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基礎使用
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復合使用
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目錄
1. 定義
Java中的1個關鍵字
2. 作用
保證同一時刻最多只有1個線程執行 被Synchronized修飾的方法 / 代碼
其他線程 必須等待當前線程執行完該方法 / 代碼塊后才能執行該方法 / 代碼塊
3. 應用場景
保證線程安全，解決多線程中的并發同步問題（實現的是阻塞型并發），具體場景如下：
- 修飾 實例方法 / 代碼塊時，（同步）保護的是同一個對象方法的調用 & 當前實例對象
- 修飾 靜態方法 / 代碼塊時，（同步）保護的是 靜態方法的調用 & class 類對象
4. 原理
- 依賴
JVM實現同步 - 底層通過一個監視器對象
（monitor）完成，wait（）、notify（）等方法也依賴于 monitor 對象
監視器鎖（monitor）的本質 依賴于 底層操作系統的互斥鎖（Mutex Lock）實現
5. 具體使用
Synchronized 用于 修飾 代碼塊、類的實例方法 & 靜態方法
5.1 鎖的類型 & 等級
- 由于
Synchronized會修飾 代碼塊、類的實例方法 & 靜態方法，故分為不同鎖的類型 - 具體如下
- 之間的區別
5.2 使用規則
5.3 使用方式
/**
* 對象鎖
*/
public class Test{
// 對象鎖：形式1(方法鎖)
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是對象鎖也是方法鎖");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 對象鎖：形式2（代碼塊形式）
public void Method2(){
synchronized (this){
System.out.println("我是對象鎖");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝
/**
* 方法鎖（即對象鎖中的形式1）
*/
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是對象鎖也是方法鎖");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 類鎖
*/
public class Test{
// 類鎖：形式1 ：鎖靜態方法
public static synchronized void Method1(){
System.out.println("我是類鎖一號");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 類鎖：形式2 ：鎖靜態代碼塊
public void Method2(){
synchronized (Test.class){
System.out.println("我是類鎖二號");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
｝
5.4 特別注意
Synchronized修飾方法時存在缺陷：若修飾1個大的方法，將會大大影響效率
示例
若使用Synchronized關鍵字修飾 線程類的run()，由于run()在線程的整個生命期內一直在運行，因此將導致它對本類任何Synchronized方法的調用都永遠不會成功解決方案
使用Synchronized關鍵字聲明代碼塊
該解決方案靈活性高：可針對任意代碼塊 & 任意指定上鎖的對象
代碼如下
synchronized(syncObject) {
// 訪問或修改被鎖保護的共享狀態
// 上述方法 必須 獲得對象 syncObject（類實例或類）的鎖
}
6. 特點
注：原子性、可見性、有序性的定義
7. 其他控制并發 / 線程同步方式
7.1 Lock、ReentrantLock
- 簡介
- 區別
7.2 CAS
7.2.1 定義
Compare And Swap，即 比較 并 交換，是一種解決并發操作的樂觀鎖
synchronized鎖住的代碼塊：同一時刻只能由一個線程訪問，屬于悲觀鎖
7.2.2 原理
// CAS的操作參數
內存位置（A）
預期原值（B）
預期新值（C）
// 使用CAS解決并發的原理：
// 1. 首先比較A、B，若相等，則更新A中的值為C、返回True；若不相等，則返回false；
// 2. 通過死循環，以不斷嘗試嘗試更新的方式實現并發
// 偽代碼如下
public boolean compareAndSwap(long memoryA, int oldB, int newC){
if(memoryA.get() == oldB){
memoryA.set(newC);
return true;
}
return false;
}
7.2.3 優點
資源耗費少：相對于synchronized，省去了掛起線程、恢復線程的開銷
但，若遲遲得不到更新，死循環對
CPU資源也是一種浪費
7.2.4 具體實現方式
- 使用CAS有個“先檢查后執行”的操作
- 而這種操作在Java中是典型的不安全的操作，所以
CAS在實際中是由C++通過調用CPU指令實現的 - 具體過程
// 1. CAS在Java中的體現為Unsafe類
// 2. Unsafe類會通過C++直接獲取到屬性的內存地址
// 3. 接下來CAS由C++的Atomic::cmpxchg系列方法實現
7.2.5 典型應用：AtomicInteger
對 i++ 與 i--，通過compareAndSet & 一個死循環實現
而
compareAndSet函數內部 = 通過jni操作CAS指令。直到CAS操作成功跳出循環
private volatile int value;
/**
* Gets the current value.
*
* @return the current value
*/
public final int get() {
return value;
}
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
/**
* Atomically decrements by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndDecrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
8. 總結
- 本文主要對
Java中常被忽略 但 非常重要的關鍵字Synchronized進行講解 - 下一篇文章我將對講解
Android多線程的相關知識，感興趣的同學可以繼續關注Carson_Ho的簡書
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