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java中synchronized關(guān)鍵字的3種寫法實(shí)例

更新時(shí)間：2021年11月28日 12:41:13 作者：我想月薪過萬

synchronized是Java中的關(guān)鍵字，是一種同步鎖,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于java中synchronized關(guān)鍵字的3種寫法,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

預(yù)備知識

首先，我們得知道在java中存在三種變量：

實(shí)例變量 ==》存在于堆中
靜態(tài)變量 ==》存在于方法區(qū)中
局部變量 ==》存在于棧中

然后，我們得明白，合適會發(fā)生高并發(fā)不安全

條件1：多線程并發(fā)。
條件2：有共享數(shù)據(jù)。
條件3：共享數(shù)據(jù)有修改的行為。

具體不安全案例請參考如下這篇文章：java線程安全問題詳解

在上面這篇文章銀行取錢案例中，我們解決線程安全問題的方法是加了一個(gè) synchronized 關(guān)鍵字。下面我們就詳細(xì)介紹一下?synchronized 的三種寫法，分別解決什么問題?。。?/p>

寫法一：修飾代碼塊

package ThreadSafa;
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TestAccount ta1 = new TestAccount();
        ta1.setNum(10);
 
        //共用一個(gè)賬戶對象
        TestThread t1 = new TestThread(ta1);
        TestThread t2 = new TestThread(ta1);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
 
class TestThread extends Thread {
 
    private TestAccount mAccount;
 
    public TestThread(TestAccount mAccount) {
        this.mAccount = mAccount;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        mAccount.updateNum(1);
    }
}
 
class TestAccount {
    private double num;
 
    public double getNum() {
        return num;
    }
 
    public void setNum(double num) {
        this.num = num;
    }
 
    public void updateNum(int n) {
        synchronized (this) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            setNum(getNum() - n);
        }
        System.out.println(getNum());
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

?寫法二：修飾方法

package ThreadSafa;
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TestAccount ta1 = new TestAccount();
        ta1.setNum(10);
 
        TestThread t1 = new TestThread(ta1);
        TestThread t2 = new TestThread(ta1);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
 
class TestThread extends Thread {
 
    private TestAccount mAccount;
 
    public TestThread(TestAccount mAccount) {
        this.mAccount = mAccount;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        mAccount.updateNum(1);
    }
}
 
class TestAccount {
    private double num;
 
    public double getNum() {
        return num;
    }
 
    public void setNum(double num) {
        this.num = num;
    }
 
    public synchronized void updateNum(int n) {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        setNum(getNum() - n);
        System.out.println(getNum());
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

總結(jié)

可以看到，前面這兩種寫法其實(shí)是等價(jià)的，什么意思呢？就是當(dāng)你用?synchronized 修飾共享對象 this 的時(shí)候你就可以吧?synchronized 提到方法前面，但是我們一般不會這么干，因?yàn)閿U(kuò)大?synchronized 修飾的代碼范圍會使代碼運(yùn)行效率降低。

同時(shí)，前面兩種方法都是為了解決實(shí)例變量線程安全問題而誕生的，對于靜態(tài)變量我們怎么處理呢？請看寫法三：

寫法三：修飾靜態(tài)方法

package ThreadSafa;
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TestAccount ta1 = new TestAccount();
        TestAccount ta2 = new TestAccount();
 
        TestThread t1 = new TestThread(ta1);
        TestThread t2 = new TestThread(ta2);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
 
class TestThread extends Thread {
 
    private TestAccount mAccount;
 
    public TestThread(TestAccount mAccount) {
        this.mAccount = mAccount;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        mAccount.updateCount(1);
    }
}
 
class TestAccount {
    private double num;
    public static double count = 10;
 
    public double getNum() {
        return num;
    }
 
    public void setNum(double num) {
        this.num = num;
    }
 
    public synchronized void updateNum(int n) {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        setNum(getNum() - n);
        System.out.println(getNum());
    }
 
    public synchronized static void updateCount(int n) {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        count -= n;
        System.out.println(count);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果展示

可以看到，在靜態(tài)方法上加 synchronized?之后，他鎖的是這個(gè)類，盡管兩個(gè)賬戶對象不一樣，但是，加了?synchronized 會保證他們排隊(duì)執(zhí)行，也就是保證了線程安全。

synchronized原理

Synchronized是通過對象內(nèi)部的一個(gè)叫做監(jiān)視器鎖（monitor）來實(shí)現(xiàn)的。但是監(jiān)視器鎖本質(zhì)又是依賴于底層的操作系統(tǒng)的互斥鎖（Mutex Lock）來實(shí)現(xiàn)的。而操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線程之間的切換這就需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到核心態(tài)，這個(gè)成本非常高，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要相對比較長的時(shí)間，這就是為什么Synchronized效率低的原因。這種依賴于操作系統(tǒng)互斥鎖（Mutex Lock）所實(shí)現(xiàn)的鎖我們稱之為“重量級鎖”。

1. monitor鎖定過程

當(dāng)monitor被占用時(shí)就會處于鎖定狀態(tài)，線程執(zhí)行monitorenter指令時(shí)嘗試獲取monitor的所有權(quán)，過程如下：

a、如果monitor的進(jìn)入數(shù)為0，則該線程進(jìn)入monitor，然后將進(jìn)入數(shù)設(shè)置為1，該線程即為monitor的所有者。

b、如果線程已經(jīng)占有該monitor，只是重新進(jìn)入，則進(jìn)入monitor的進(jìn)入數(shù)加1.

c、如果其他線程已經(jīng)占用了monitor，則該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到monitor的進(jìn)入數(shù)為0，再重新嘗試獲取monitor的所有權(quán)。

2. synchronized鎖

Java SE1.6對Synchronized進(jìn)行了各種優(yōu)化之后，它并不那么重了。在不同的場景中引入不同的鎖優(yōu)化。

1.偏向鎖：適用于鎖沒有競爭的情況，假設(shè)共享變量只有一個(gè)線程訪問。如果有其他線程競爭鎖，鎖則會膨脹成為輕量級鎖。

2.輕量級鎖：適用于鎖有多個(gè)線程競爭，但是在一個(gè)同步方法塊周期中鎖不存在競爭，如果在同步周期內(nèi)有其他線程競爭鎖，鎖會膨脹為重量級鎖。

3.重量級鎖：競爭激烈的情況下使用重量級鎖。

偏向鎖和輕量級鎖之所以會在性能上比重量級鎖是因?yàn)楹?，本質(zhì)上是因?yàn)槠蜴i和輕量級鎖僅僅使用了CAS。

3. synchronized鎖優(yōu)化

盡量采用輕量級鎖和偏向鎖等對Synchronized的優(yōu)化，但是這兩種鎖也不是完全沒缺點(diǎn)的，比如競爭比較激烈的時(shí)候，不但無法提升效率，反而會降低效率，因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)鎖升級的過程，這個(gè)時(shí)候就需要通過-XX:-UseBiasedLocking來禁用偏向鎖。