Java的Synchronized關(guān)鍵字學(xué)習(xí)指南(全面 & 詳細(xì))
前言
在Java中,有一個(gè)常被忽略 但 非常重要的關(guān)鍵字Synchronized今天,我將詳細(xì)講解 Java關(guān)鍵字Synchronized的所有知識(shí),希望你們會(huì)喜歡
目錄

1. 定義
Java中的1個(gè)關(guān)鍵字
2. 作用
保證同一時(shí)刻最多只有1個(gè)線程執(zhí)行 被Synchronized修飾的方法 / 代碼
其他線程 必須等待當(dāng)前線程執(zhí)行完該方法 / 代碼塊后才能執(zhí)行該方法 / 代碼塊
3. 應(yīng)用場景
保證線程安全,解決多線程中的并發(fā)同步問題(實(shí)現(xiàn)的是阻塞型并發(fā)),具體場景如下:
修飾 實(shí)例方法 / 代碼塊時(shí),(同步)保護(hù)的是同一個(gè)對(duì)象方法的調(diào)用 & 當(dāng)前實(shí)例對(duì)象修飾 靜態(tài)方法 / 代碼塊時(shí),(同步)保護(hù)的是 靜態(tài)方法的調(diào)用 & class 類對(duì)象
4. 原理
依賴 JVM 實(shí)現(xiàn)同步底層通過一個(gè)監(jiān)視器對(duì)象(monitor)完成, wait()、notify() 等方法也依賴于 monitor 對(duì)象
監(jiān)視器鎖(monitor)的本質(zhì) 依賴于 底層操作系統(tǒng)的互斥鎖(Mutex Lock)實(shí)現(xiàn)
5. 具體使用
Synchronized 用于 修飾 代碼塊、類的實(shí)例方法 & 靜態(tài)方法
5.1 使用規(guī)則

5.2 鎖的類型 & 等級(jí) 由于Synchronized 會(huì)修飾 代碼塊、類的實(shí)例方法 & 靜態(tài)方法,故分為不同鎖的類型具體如下

之間的區(qū)別

5.3 使用方式
/**
* 對(duì)象鎖
*/
public class Test{
// 對(duì)象鎖:形式1(方法鎖)
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是對(duì)象鎖也是方法鎖");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 對(duì)象鎖:形式2(代碼塊形式)
public void Method2(){
synchronized (this){
System.out.println("我是對(duì)象鎖");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 方法鎖(即對(duì)象鎖中的形式1)
*/
public synchronized void Method1(){
System.out.println("我是對(duì)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(tài)方法
public static synchronized void Method1(){
System.out.println("我是類鎖一號(hào)");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
// 類鎖:形式2 :鎖靜態(tài)代碼塊
public void Method2(){
synchronized (Test.class){
System.out.println("我是類鎖二號(hào)");
try{
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
5.4 特別注意
Synchronized修飾方法時(shí)存在缺陷:若修飾1個(gè)大的方法,將會(huì)大大影響效率
示例
若使用Synchronized關(guān)鍵字修飾 線程類的run(),由于run()在線程的整個(gè)生命期內(nèi)一直在運(yùn)行,因此將導(dǎo)致它對(duì)本類任何Synchronized方法的調(diào)用都永遠(yuǎn)不會(huì)成功
解決方案
使用 Synchronized關(guān)鍵字聲明代碼塊
該解決方案靈活性高:可針對(duì)任意代碼塊 & 任意指定上鎖的對(duì)象
代碼如下
synchronized(syncObject) {
// 訪問或修改被鎖保護(hù)的共享狀態(tài)
// 上述方法 必須 獲得對(duì)象 syncObject(類實(shí)例或類)的鎖
}
6. 特點(diǎn)

注:原子性、可見性、有序性的定義

7. 其他控制并發(fā) / 線程同步方式
7.1 Lock、ReentrantLock 簡介

區(qū)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(fā)操作的樂觀鎖
synchronized鎖住的代碼塊:同一時(shí)刻只能由一個(gè)線程訪問,屬于悲觀鎖
7.2.2 原理
// CAS的操作參數(shù)
內(nèi)存位置(A)
預(yù)期原值(B)
預(yù)期新值(C)
// 使用CAS解決并發(fā)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(huán),以不斷嘗試嘗試更新的方式實(shí)現(xiàn)并發(fā)
// 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(yōu)點(diǎn)
資源耗費(fèi)少:相對(duì)于synchronized,省去了掛起線程、恢復(fù)線程的開銷
但,若遲遲得不到更新,死循環(huán)對(duì)CPU資源也是一種浪費(fèi)
7.2.4 具體實(shí)現(xiàn)方式 使用CAS有個(gè)“先檢查后執(zhí)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(shí)際中是由C++通過調(diào)用CPU指令實(shí)現(xiàn)的具體過程
// 1. CAS在Java中的體現(xiàn)為Unsafe類 // 2. Unsafe類會(huì)通過C++直接獲取到屬性的內(nèi)存地址 // 3. 接下來CAS由C++的Atomic::cmpxchg系列方法實(shí)現(xiàn)
7.2.5 典型應(yīng)用:AtomicInteger
對(duì) i++ 與 i–,通過compareAndSet & 一個(gè)死循環(huán)實(shí)現(xiàn)
而
compareAndSet函數(shù)內(nèi)部 = 通過jni操作CAS指令。直到CAS操作成功跳出循環(huán)
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(jié)
本文主要對(duì)Java中常被忽略 但 非常重要的關(guān)鍵字Synchronized進(jìn)行講解
到此這篇關(guān)于Java的Synchronized關(guān)鍵字學(xué)習(xí)指南的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的Synchronized關(guān)鍵字內(nèi)容請(qǐng)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!
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