JAVA多線程06-基礎篇-synchronized

本節摘要：介紹synchronized 的作用，原理，用法

一、為什么需要synchronized？

因為在并發的場景下，是需要保證線程安全的，產生線程安全問題的原因主要有兩個：一是臨界資源，二是多線程訪問臨界資源，為了解決這兩個問題，需要保證同一時刻只能有一個線程訪問臨界資源，synchronized就是為這個而生的，同時它還能保證內存可見性。

二、作用

synchronized我們通常翻譯為“同步”，一句話概括其作用：防止資源沖突。具體來說：當任務執行由synchronized保護的代碼片段時，它首先會嘗試獲得對象的鎖，獲取到鎖以后，開始執行同步代碼塊，然后退出，否則阻塞。

舉個例子：早晨到公司后，上廁所排號是常態^_。假設衛生間只有一個坐便器，即只能一個人進去方便，先進去的人肯定要把門鎖上（獲取鎖），然后.....此處省略500字，方便完了再打開門(釋放鎖)，后面排隊的人再進去，當然，這里我說的都是文明員工，大家不會破門而入^_。

三、原理

每個對象都關聯一個monitor（對象），線程在執行時，首先要獲得monitor的權限(即對象鎖)才能執行，例如:如果兩個線程1和 2 都需要獲取obj的對象鎖，在某一時刻，線程1獲得到了obj的對象鎖，線程2如果也想獲得obj的對象鎖，只能等待，直到線程1釋放鎖以后線程2才有可能獲得到obj 的鎖進而執行任務

3.1 底層字節碼

代碼示例：
public class SynchronizedDemo1 {
    public SynchronizedDemo1() {
}
//加鎖方法
public synchronized void test1() {
    System.out.println("this is a synchronized method");
}
public void test2() {
    //鎖代碼塊
    synchronized(this) {
    System.out.println("this is a synchronized block");
  }
}
public static void main(String[] args) {
    SynchronizedDemo1 s1 = new SynchronizedDemo1();
    s1.test1();
    s1.test2();
  }
}

上面程序通過javap -c得到的字節碼結果如下：

javap -verbose得到的結果如下：

可以看到，test1方法的字節碼是通過隱式(ACC_SYNCHRONIZED標志)加鎖方法實現同步的，test2()方法是通過monitorenter和moniterexit指令來實現加鎖和釋放鎖的；

四、用法

java中每個對象都可以作為鎖，因此鎖是依賴對象存在的。根據鎖針對的對象不同，分為實例鎖和類鎖:

實例鎖：鎖針對某一個對象實例，用法主要有兩種：

a.普通方法加鎖，此時的鎖是當前對象實例，即該加鎖方法所屬的對象實例
public synchronized void method(){}
b.代碼塊加鎖
synchronized(obj){
dosomething...
}

類鎖：鎖針對的是類，而不是具體實例，該類的所有實例共享該鎖，用法如下：

public static synchronized void method(){}

五、代碼示例

5.1 示例1

public class SynchronizedExample {
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      Runnable r = new MyRunnable();
      Thread t1 = new Thread(r, "t1");
      Thread t2 = new Thread(r, "t2");
      t1.start();
      t2.start();
      TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
      System.out.println("分割線---------");
      Thread thread1 = new MyThread("thread1");
      Thread thread2 = new MyThread("thread2");
      thread1.start();
      thread2.start();
  }
}
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                    for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
              }
            } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}
class MyThread extends Thread {
            public MyThread(String name) {
            super(name);
        }
      @Override
      public void run() {
              synchronized (this) {
                    try {
                          for (int i = 0; i < 5; i++) {
                                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
                              }
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                       }
            }
    }
}

程序輸出：
t2--0
t2--1
t2--2
t2--3
t1--0
t1--1
t1--2
t1--3
分割線---------
thread2--0
thread1--0
thread2--1
thread1--1
thread2--2
thread1--2
thread2--3
thread1--3
thread1--4
thread2--4

5.1.1 結果說明

主線程中啟動4個線程:t1,t2,thread1,thread2.先說t1,t2,這兩個線程共享r(MyRunnable)實例，MyRunnable中的run方法是加鎖方法，當一個線程執行run方法時，另外一個線程只能等待；再說thread1和thread2,這兩個線程沒有共享任務實例，是兩個不同的MyThread實例，雖然MyThread的run方法也是加鎖方法，但是兩個線程交替執行，并沒有出現等待

5.1.2 總結

當一個線程訪問某對象的同步方法或者同步代碼塊時，其他線程如果試圖訪問“該對象”的“該同步方法或者代碼塊”將被阻塞；如果兩個線程獲得不同對象的同步鎖，將不會阻塞

5.2 示例2

public class SynchronizedExample2 {
          public static void main(String[] args) {
                      method();
          }
          public static void method() {
                  SynchronizedExample2 se = new SynchronizedExample2();
                  Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                          @Override
                          public void run() {
                              se.syncMethod();
                          }
                        }, "t1");
                  Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                          @Override
                          public void run() {
                              se.nonSyncMethod();
                        }
                       }, "t2");
              t1.start();
              t2.start();
}
public void syncMethod() {
           synchronized (this) {
                   try {
                        for (int i = 0; i < 5; i++) {
                              TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                              System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--syncMethod--" + i);
                        }
                 } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
}

public void nonSyncMethod() {
        try {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                      TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--nonSyncMethod--" + i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
          }
      }
}

結果輸出：
t1--syncMethod--0
t2--nonSyncMethod--0
t1--syncMethod--1
t2--nonSyncMethod--1
t1--syncMethod--2
t2--nonSyncMethod--2
t1--syncMethod--3
t2--nonSyncMethod--3
t2--nonSyncMethod--4
t1--syncMethod--4

5.2.1 結果說明

主線程中啟動兩個線程t1,t2,這兩個線程分別訪問同一個實例se的兩個方法，一個是同步方法，一個是普通方法，結果顯示兩個方法可以并發執行，沒有發生阻塞

5.2.2 總結

當一個線程訪問某對象的同步方法時，其他線程可以同時訪問“該對象”的非同步方法

5.3 示例3

public class SynchronizedExample3 {
        public static void main(String[] args) {
        method();
}

public static void method() {
        SynchronizedExample3 se = new SynchronizedExample3();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
              se.syncMethod1();
        }
        }, "t1");

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
              se.syncMethod2();
          }
        }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
  }

public void syncMethod1() {
        synchronized (this) {
        try {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--syncMethod1--" + i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
        }
    }
}

public void syncMethod2() {
          synchronized (this) {
             try {
                      for (int i = 0; i < 5; i++) {
                      TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--syncMethod2--" + i);
                  }
              } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
           }
      }
    }
}

結束輸出：
t2--syncMethod2--0
t2--syncMethod2--1
t2--syncMethod2--2
t2--syncMethod2--3
t2--syncMethod2--4
t1--syncMethod1--0
t1--syncMethod1--1
t1--syncMethod1--2
t1--syncMethod1--3
t1--syncMethod1--4

5.3.1 結果說明

實例對象se中有2個加鎖方法，主線程中啟動2個線程t1,t2,分別執行se的2個加鎖方法，從結果看，只有線程2執行完加鎖方法2后，另外線程1才能開始執行加鎖方法1，即兩個線程沒有并發執行，發生阻塞

5.3.2 總結

當一個線程訪問某對象的同步方法或代碼塊時，其他線程訪問“該對象”的其他同步方法或者代碼塊將被阻塞

5.4 示例

public class SynchronizedExample4 {

public static void main(String[] args) {
          test();
}

public static void test() {
      Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                  syncMethod1();
              }
          }, "t1");
      Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                  syncMethod2();
              }
          }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
}

public static synchronized void syncMethod1() {
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--syncMethod1--" + i);
             } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
              }
        }
}

public static synchronized void syncMethod2() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                  try {
                           TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--syncMethod2--" + i);
                      } catch (InterruptedException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
            }
      }
}
結果輸出：
t1--syncMethod1--0
t1--syncMethod1--1
t1--syncMethod1--2
t1--syncMethod1--3
t1--syncMethod1--4
t2--syncMethod2--0
t2--syncMethod2--1
t2--syncMethod2--2
t2--syncMethod2--3
t2--syncMethod2--4

5.4.1 結果說明

兩個同步方法都是static的，所以兩個線程中的加鎖方法相當于執行SynchronizedExample4.syncMethod1()和SynchronizedExample4.syncMethod2(),從結果看，兩個線程沒有并發執行，發生阻塞

5.4.2 總結

當同步方法由static修飾時（類鎖），多個線程執行該同步方法或者其他static同步方法會發生阻塞

5.5 示例5

public class SynchronizedExample5 {
          public static void main(String[] args) {
                  SynchronizedExample5 se = new SynchronizedExample5();
                  Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                          @Override
                          public void run() {
                              method1();
                          }
                  }, "t1");
                  Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                          @Override
                          public void run() {
                              se.method2();
                          }
                 }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
}

public static synchronized void method1() {
        try {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--method1--" + i);
            }
      } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
      }
}

public void method2() {
          synchronized (this) {
                try {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--method2--" + i);
              }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
            }
          }
    }
}
結果輸出：
t1--method1--0
t2--method2--0
t1--method1--1
t2--method2--1
t2--method2--2
t1--method1--2
t1--method1--3
t2--method2--3
t2--method2--4
t1--method1--4

5.5.1 結果說明

主線程啟動兩個線程，分別訪問static同步方法(類鎖)和非static同步代碼塊(實例鎖)，兩個線程并發執行，沒有發生阻塞

5.5.2 總結

當多線程在同時訪問某對象的類鎖和實例鎖時，是可以并發訪問的

六、全篇總結

synchronized的使用準則：
1.當一個線程訪問某對象的同步方法或者同步代碼塊時，其他線程如果試圖訪問“該對象”的“該同步方法或者代碼塊”將被阻塞；如果兩個線程獲得不同對象的同步鎖，將不會阻塞
2.當一個線程訪問某對象的同步方法時，其他線程可以同時訪問“該對象”的非同步方法
3.當一個線程訪問某對象的同步方法或代碼塊時，其他線程訪問“該對象”的其他同步方法或者代碼塊將被阻塞
4.當同步方法由static修飾時（類鎖），多個線程執行該同步方法或者其他static同步方法會發生阻塞
5.當多線程在同時訪問某對象的類鎖和實例鎖時，是可以并發訪問的

相信這些例子可以幫助大家學習Synchronized！

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最后編輯于：2017.12.11 05:19:21

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JAVA多線程06-基礎篇-synchronized

JAVA多線程06-基礎篇-synchronized

一、為什么需要synchronized？

二、作用

三、原理

3.1 底層字節碼

四、用法

五、代碼示例

5.1 示例1

5.1.1 結果說明

5.1.2 總結

5.2 示例2

5.2.1 結果說明

5.2.2 總結

5.3 示例3

5.3.1 結果說明

5.3.2 總結

5.4 示例

5.4.1 結果說明

5.4.2 總結

5.5 示例5

5.5.1 結果說明

5.5.2 總結

六、全篇總結

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JAVA多線程06-基礎篇-synchronized

一、為什么需要synchronized？

二、作用

三、原理

3.1 底層字節碼

四、用法

五、代碼示例

5.1 示例1

5.1.1 結果說明

5.1.2 總結

5.2 示例2

5.2.1 結果說明

5.2.2 總結

5.3 示例3

5.3.1 結果說明

5.3.2 總結

5.4 示例

5.4.1 結果說明

5.4.2 總結

5.5 示例5

5.5.1 結果說明

5.5.2 總結

六、全篇總結

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