詳解Java并發(fā)編程之內(nèi)置鎖(synchronized)
簡介
synchronized在JDK5.0的早期版本中是重量級鎖，效率很低，但從JDK6.0開始，JDK在關(guān)鍵字synchronized上做了大量的優(yōu)化，如偏向鎖、輕量級鎖等，使它的效率有了很大的提升。
synchronized的作用是實現(xiàn)線程間的同步，當(dāng)多個線程都需要訪問共享代碼區(qū)域時，對共享代碼區(qū)域進行加鎖，使得每一次只能有一個線程訪問共享代碼區(qū)域，從而保證線程間的安全性。
因為沒有顯式的加鎖和解鎖過程，所以稱之為隱式鎖，也叫作內(nèi)置鎖、監(jiān)視器鎖。
如下實例，在沒有使用synchronized的情況下，多個線程訪問共享代碼區(qū)域時，可能會出現(xiàn)與預(yù)想中不同的結(jié)果。
public class Apple implements Runnable {
private int appleCount = 5;
@Override
public void run() {
eatApple();
}
public void eatApple(){
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
public static void main(String[] args) {
Apple apple = new Apple();
Thread t1 = new Thread(apple, "小強");
Thread t2 = new Thread(apple, "小明");
Thread t3 = new Thread(apple, "小花");
Thread t4 = new Thread(apple, "小紅");
Thread t5 = new Thread(apple, "小黑");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
可能會輸出如下結(jié)果：
小強吃了一個蘋果，還剩3個蘋果
小黑吃了一個蘋果，還剩3個蘋果
小明吃了一個蘋果，還剩2個蘋果
小花吃了一個蘋果，還剩1個蘋果
小紅吃了一個蘋果，還剩0個蘋果
輸出結(jié)果異常的原因是eatApple方法里操作不是原子的，如當(dāng)A線程完成appleCount的賦值，還沒有輸出，B線程獲取到appleCount的最新值，并完成賦值操作，然后A和B同時輸出。（A，B線程分別對應(yīng)小黑、小強）
如果改下eatApple方法如下，還會不會有線程安全問題呢？
public void eatApple(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + --appleCount + "個蘋果");
}
還是會有的，因為--appleCount不是原子操作，--appleCount可以用另外一種寫法表示：appleCount = appleCount - 1，還是有可能會出現(xiàn)以上的異常輸出結(jié)果。
synchronized的使用
synchronized分為同步方法和同步代碼塊兩種用法，當(dāng)每個線程訪問同步方法或同步代碼塊區(qū)域時，首先需要獲得對象的鎖，搶到鎖的線程可以繼續(xù)執(zhí)行，搶不到鎖的線程則阻塞，等待搶到鎖的線程執(zhí)行完成后釋放鎖。
1.同步代碼塊
鎖的對象是object：
public class Apple implements Runnable {
private int appleCount = 5;
private Object object = new Object();
@Override
public void run() {
eatApple();
}
public void eatApple(){
//同步代碼塊，此時鎖的對象是object
synchronized (object) {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
}
//...省略main方法
}
2.同步方法，修飾普通方法
鎖的對象是當(dāng)前類的實例對象：
public class Apple implements Runnable {
private int appleCount = 5;
@Override
public void run() {
eatApple();
}
public synchronized void eatApple() {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
//...省略main方法
}
等價于以下同步代碼塊的寫法：
public void eatApple() {
synchronized (this) {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
}
3.同步方法，修飾靜態(tài)方法
鎖的對象是當(dāng)前類的class對象：
public class Apple implements Runnable {
private static int appleCount = 5;
@Override
public void run() {
eatApple();
}
public synchronized static void eatApple() {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
//...省略main方法
}
等價于以下同步代碼塊的寫法：
public static void eatApple() {
synchronized (Apple.class) {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
}
4.同步方法和同步代碼塊的區(qū)別
a.同步方法鎖的對象是當(dāng)前類的實例對象或者當(dāng)前類的class對象，而同步代碼塊鎖的對象可以是任意對象。
b.同步方法是使用synchronized修飾方法，而同步代碼塊是使用synchronized修飾共享代碼區(qū)域。同步代碼塊相對于同步方法來說粒度更細，鎖的區(qū)域更小，一般鎖范圍越小效率就越高。如下情況顯然同步代碼塊更適用：
public static void eatApple() {
//不需要同步的耗時操作1
//...
synchronized (Apple.class) {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
//不需要同步的耗時操作2
//...
}
內(nèi)置鎖的可重入性
內(nèi)置鎖的可重入性是指當(dāng)某個線程試圖獲取一個它已經(jīng)持有的鎖時，它總是可以獲取成功。如下：
public static void eatApple() {
synchronized (Apple.class) {
synchronized (Apple.class) {
synchronized (Apple.class) {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
}
}
}
如果鎖不是可重入的，那么假如某線程持有了該鎖，然后又需要等待持有該鎖的線程釋放鎖，這不就造成死鎖了嗎？
synchronized可以被繼承嗎？
synchronized不可以被繼承，如果子類中重寫后的方法需要實現(xiàn)同步，則需要手動添加synchronized關(guān)鍵字。
public class AppleParent {
public synchronized void eatApple(){
}
}
public class Apple extends AppleParent implements Runnable {
private int appleCount = 5;
@Override
public void run() {
eatApple();
}
@Override
public void eatApple() {
appleCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了一個蘋果，還剩" + appleCount + "個蘋果");
}
//...省略main方法
}
基于內(nèi)置鎖的等待和喚醒
基于內(nèi)置鎖的等待和喚醒是使用Object類中的wait()和notify()或notifyAll()來實現(xiàn)的。這些方法的調(diào)用前提是已經(jīng)持有對應(yīng)的鎖，所以只能在同步方法或者同步代碼塊里調(diào)用。如果在沒有獲取到對應(yīng)鎖的情況下調(diào)用則會拋出IllegalMonitorStateException異常。下面介紹下相關(guān)的幾個方法：
wait()：使當(dāng)前線程無限期地等待，直到另一個線程調(diào)用notify()或notifyAll()。
wait(long timeout)：指定一個超時時間，超時時間過后線程將會被自動喚醒。線程也可以在超時時間之前被notify()或notifyAll()喚醒。注意，wait(0)等同于調(diào)用wait()。
wait(long timeout, int nanos)：類似于wait(long timeout)，主要區(qū)別是wait(long timeout, int nanos)提供了更高的精度。
notify()：隨機喚醒一個在相同鎖對象上等待的線程。
notifyAll()：喚醒所有在相同鎖對象上等待的線程。
一個簡單的等待喚醒實例：
public class Apple {
//蘋果數(shù)量
private int appleCount = 0;
/**
* 買蘋果
*/
public synchronized void getApple() {
try {
while (appleCount != 0) {
wait();
}
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "買了5個蘋果");
appleCount = 5;
notify();
}
/**
* 吃蘋果
*/
public synchronized void eatApple() {
try {
while (appleCount == 0) {
wait();
}
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃了1個蘋果");
appleCount--;
notify();
}
}
/**
* 生產(chǎn)者，買蘋果
*/
public class Producer extends Thread{
private Apple apple;
public Producer(Apple apple, String name){
super(name);
this.apple = apple;
}
@Override
public void run(){
while (true)
apple.getApple();
}
}
/**
* 消費者，吃蘋果
*/
public class Consumer extends Thread{
private Apple apple;
public Consumer(Apple apple, String name){
super(name);
this.apple = apple;
}
@Override
public void run(){
while (true)
apple.eatApple();
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Apple apple = new Apple();
Producer producer = new Producer(apple,"小明");
Consumer consumer = new Consumer(apple, "小紅");
producer.start();
consumer.start();
}
}
輸出結(jié)果：
小明買了5個蘋果
小紅吃了1個蘋果
小紅吃了1個蘋果
小紅吃了1個蘋果
小紅吃了1個蘋果
小紅吃了1個蘋果
小明買了5個蘋果
小紅吃了1個蘋果
......
到此這篇關(guān)于Java并發(fā)編程之內(nèi)置鎖(synchronized)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)置鎖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
這篇文章主要介紹了基于java構(gòu)造方法中對Vevtor添加元素的源碼分析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望可以對大家有所幫助，祝大家早日升職加薪2021-09-09
這篇文章主要為大家詳細介紹了Java獲取指定字符串出現(xiàn)次數(shù)的方法，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2017-12-12
互聯(lián)網(wǎng)上有數(shù)以萬億計的網(wǎng)站，每個網(wǎng)站大都具有一定的功能。搜索引擎雖然對互聯(lián)網(wǎng)上的部分網(wǎng)站建立了索引，但是其作為一個大而全的搜索系統(tǒng)，無法很好的定位到一些特殊的需求。因此本文將介紹一個用java實現(xiàn)的網(wǎng)站數(shù)據(jù)聚合工具，需要的可以參考一下2022-01-01
Java實現(xiàn)學(xué)生管理系統(tǒng)詳解流程
這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用Java語言實現(xiàn)學(xué)生管理系統(tǒng)，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-06-06
SpringBoot實現(xiàn)動態(tài)定時任務(wù)的示例代碼
在SpringBoot項目中簡單使用定時任務(wù)，不過由于要借助cron表達式且都提前定義好放在配置文件里，不能在項目運行中動態(tài)修改任務(wù)執(zhí)行時間，實在不太靈活?，F(xiàn)在我們就來實現(xiàn)可以動態(tài)修改cron表達式的定時任務(wù),感興趣的可以了解一下2022-10-10
這篇文章主要介紹了java中的transient關(guān)鍵字解讀,transient關(guān)鍵字的主要作用就是讓某些被transient關(guān)鍵字修飾的成員屬性變量不被序列化,實際上也正是因此,在學(xué)習(xí)過程中很少用得上序列化操作,一般都是在實際開發(fā)中,需要的朋友可以參考下2023-09-09
這篇文章主要介紹了Spring Security OAuth過期的解決方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2020-09-09
這篇文章主要介紹了Eclipse 安裝 SVN 在線插件教程的相關(guān)資料,這里對安裝步驟進行了詳細介紹，需要的朋友可以參考下2016-11-11
SpringBoot之如何搭建SpringBoot+Maven項目
這篇文章主要介紹了SpringBoot之如何搭建SpringBoot+Maven項目問題,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2024-07-07
分頁是常見的一種功能,本文主要介紹了MyBatis-Plus?Page分頁不生效的問題解決,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2024-07-07