Java 多線程synchronized關(guān)鍵字詳解(六)
synchronized 關(guān)鍵字，代表這個(gè)方法加鎖,相當(dāng)于不管哪一個(gè)線程（例如線程A），運(yùn)行到這個(gè)方法時(shí),都要檢查有沒(méi)有其它線程B（或者C、 D等）正在用這個(gè)方法(或者該類的其他同步方法)，有的話要等正在使用synchronized方法的線程B（或者C 、D）運(yùn)行完這個(gè)方法后再運(yùn)行此線程A,沒(méi)有的話,鎖定調(diào)用者,然后直接運(yùn)行。它包括兩種用法：synchronized 方法和 synchronized 塊。
多線程的同步機(jī)制對(duì)資源進(jìn)行加鎖，使得在同一個(gè)時(shí)間，只有一個(gè)線程可以進(jìn)行操作，同步用以解決多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
同步機(jī)制可以使用synchronized關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)synchronized關(guān)鍵字修飾一個(gè)方法的時(shí)候，該方法叫做同步方法。
當(dāng)synchronized方法執(zhí)行完或發(fā)生異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)釋放鎖。
下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)對(duì)synchronized關(guān)鍵字的用法進(jìn)行解析。
1.是否使用synchronized關(guān)鍵字的不同
例子程序1
public class ThreadTest
{
public static void main(String[] args)
{
Example example = new Example();
Thread t1 = new Thread1(example);
Thread t2 = new Thread1(example);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Example
{
public synchronized void execute()
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
try
{
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Hello: " + i);
}
}
}
class Thread1 extends Thread
{
private Example example;
public Thread1(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
example.execute();
}
}
是否在execute()方法前加上synchronized關(guān)鍵字，這個(gè)例子程序的執(zhí)行結(jié)果會(huì)有很大的不同。
如果不加synchronized關(guān)鍵字，則兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行execute()方法，輸出是兩組并發(fā)的。
如果加上synchronized關(guān)鍵字，則會(huì)先輸出一組0到9，然后再輸出下一組，說(shuō)明兩個(gè)線程是順次執(zhí)行的。
2.多個(gè)方法的多線程情況
將程序改動(dòng)一下，Example類中再加入一個(gè)方法execute2()。
之后再寫(xiě)一個(gè)線程類Thread2，Thread2中的run()方法執(zhí)行的是execute2()。Example類中的兩個(gè)方法都是被synchronized關(guān)鍵字修飾的。
例子程序2
public class ThreadTest
{
public static void main(String[] args)
{
Example example = new Example();
Thread t1 = new Thread1(example);
Thread t2 = new Thread2(example);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Example
{
public synchronized void execute()
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Hello: " + i);
}
}
public synchronized void execute2()
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("World: " + i);
}
}
}
class Thread1 extends Thread
{
private Example example;
public Thread1(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
example.execute();
}
}
class Thread2 extends Thread
{
private Example example;
public Thread2(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
example.execute2();
}
}
如果去掉synchronized關(guān)鍵字，則兩個(gè)方法并發(fā)執(zhí)行，并沒(méi)有相互影響。
但是如例子程序中所寫(xiě)，即便是兩個(gè)方法：
執(zhí)行結(jié)果永遠(yuǎn)是執(zhí)行完一個(gè)線程的輸出再執(zhí)行另一個(gè)線程的?！ ?br />
說(shuō)明：
如果一個(gè)對(duì)象有多個(gè)synchronized方法，某一時(shí)刻某個(gè)線程已經(jīng)進(jìn)入到了某個(gè)synchronized方法，那么在該方法沒(méi)有執(zhí)行完畢前，其他線程是無(wú)法訪問(wèn)該對(duì)象的任何synchronized方法的。
結(jié)論：
當(dāng)synchronized關(guān)鍵字修飾一個(gè)方法的時(shí)候，該方法叫做同步方法。
Java中的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)鎖（lock），或者叫做監(jiān)視器（monitor），當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)某個(gè)對(duì)象的synchronized方法時(shí)，將該對(duì)象上鎖，其他任何線程都無(wú)法再去訪問(wèn)該對(duì)象的synchronized方法了（這里是指所有的同步方法，而不僅僅是同一個(gè)方法），直到之前的那個(gè)線程執(zhí)行方法完畢后（或者是拋出了異常），才將該對(duì)象的鎖釋放掉，其他線程才有可能再去訪問(wèn)該對(duì)象的synchronized方法。
注意這時(shí)候是給對(duì)象上鎖，如果是不同的對(duì)象，則各個(gè)對(duì)象之間沒(méi)有限制關(guān)系。
嘗試在代碼中構(gòu)造第二個(gè)線程對(duì)象時(shí)傳入一個(gè)新的Example對(duì)象，則兩個(gè)線程的執(zhí)行之間沒(méi)有什么制約關(guān)系。
3.考慮靜態(tài)的同步方法
當(dāng)一個(gè)synchronized關(guān)鍵字修飾的方法同時(shí)又被static修飾，之前說(shuō)過(guò)，非靜態(tài)的同步方法會(huì)將對(duì)象上鎖，但是靜態(tài)方法不屬于對(duì)象，而是屬于類，它會(huì)將這個(gè)方法所在的類的Class對(duì)象上鎖。
一個(gè)類不管生成多少個(gè)對(duì)象，它們所對(duì)應(yīng)的是同一個(gè)Class對(duì)象。
例子程序3
public class ThreadTest
{
public static void main(String[] args)
{
Example example = new Example();
Thread t1 = new Thread1(example);
// 此處即便傳入不同的對(duì)象，靜態(tài)方法同步仍然不允許多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行
example = new Example();
Thread t2 = new Thread2(example);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Example
{
public synchronized static void execute()
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Hello: " + i);
}
}
public synchronized static void execute2()
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("World: " + i);
}
}
}
class Thread1 extends Thread
{
private Example example;
public Thread1(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
Example.execute();
}
}
class Thread2 extends Thread
{
private Example example;
public Thread2(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
Example.execute2();
}
}
所以如果是靜態(tài)方法的情況（execute()和execute2()都加上static關(guān)鍵字），即便是向兩個(gè)線程傳入不同的Example對(duì)象，這兩個(gè)線程仍然是互相制約的，必須先執(zhí)行完一個(gè)，再執(zhí)行下一個(gè)。
結(jié)論：
如果某個(gè)synchronized方法是static的，那么當(dāng)線程訪問(wèn)該方法時(shí)，它鎖的并不是synchronized方法所在的對(duì)象，而是synchronized方法所在的類所對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象。Java中，無(wú)論一個(gè)類有多少個(gè)對(duì)象，這些對(duì)象會(huì)對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)Class對(duì)象，因此當(dāng)線程分別訪問(wèn)同一個(gè)類的兩個(gè)對(duì)象的兩個(gè)static，synchronized方法時(shí)，它們的執(zhí)行順序也是順序的，也就是說(shuō)一個(gè)線程先去執(zhí)行方法，執(zhí)行完畢后另一個(gè)線程才開(kāi)始。
4. synchronized塊
synchronized塊寫(xiě)法：
synchronized(object)
{
}
表示線程在執(zhí)行的時(shí)候會(huì)將object對(duì)象上鎖。（注意這個(gè)對(duì)象可以是任意類的對(duì)象，也可以使用this關(guān)鍵字）。
這樣就可以自行規(guī)定上鎖對(duì)象?！?/p>
例子程序4
public class ThreadTest
{
public static void main(String[] args)
{
Example example = new Example();
Thread t1 = new Thread1(example);
Thread t2 = new Thread2(example);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Example
{
private Object object = new Object();
public void execute()
{
synchronized (object)
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Hello: " + i);
}
}
}
public void execute2()
{
synchronized (object)
{
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
try
{
Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("World: " + i);
}
}
}
}
class Thread1 extends Thread
{
private Example example;
public Thread1(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
example.execute();
}
}
class Thread2 extends Thread
{
private Example example;
public Thread2(Example example)
{
this.example = example;
}
@Override
public void run()
{
example.execute2();
}
}
例子程序4所達(dá)到的效果和例子程序2的效果一樣，都是使得兩個(gè)線程的執(zhí)行順序進(jìn)行，而不是并發(fā)進(jìn)行，當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行時(shí)，將object對(duì)象鎖住，另一個(gè)線程就不能執(zhí)行對(duì)應(yīng)的塊。
synchronized方法實(shí)際上等同于用一個(gè)synchronized塊包住方法中的所有語(yǔ)句，然后在synchronized塊的括號(hào)中傳入this關(guān)鍵字。當(dāng)然，如果是靜態(tài)方法，需要鎖定的則是class對(duì)象。
可能一個(gè)方法中只有幾行代碼會(huì)涉及到線程同步問(wèn)題，所以synchronized塊比synchronized方法更加細(xì)粒度地控制了多個(gè)線程的訪問(wèn)，只有synchronized塊中的內(nèi)容不能同時(shí)被多個(gè)線程所訪問(wèn)，方法中的其他語(yǔ)句仍然可以同時(shí)被多個(gè)線程所訪問(wèn)（包括synchronized塊之前的和之后的）。
注意：被synchronized保護(hù)的數(shù)據(jù)應(yīng)該是私有的。
結(jié)論：
synchronized方法是一種粗粒度的并發(fā)控制，某一時(shí)刻，只能有一個(gè)線程執(zhí)行該synchronized方法；
synchronized塊則是一種細(xì)粒度的并發(fā)控制，只會(huì)將塊中的代碼同步，位于方法內(nèi)、synchronized塊之外的其他代碼是可以被多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)到的。
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