Java多线程访问Synchronized同步方法的八种使用场景

简介

本文将介绍7种同步方法的访问场景，咱们来看看这七种状况下，多线程访问同步方法是否仍是线程安全的。这些场景是多线程编程中常常遇到的，并且也是面试时高频被问到的问题，因此不论是理论仍是实践，这些都是多线程场景必需要掌握的场景。java

八种使用场景：

接下来，咱们来经过代码实现，分别判断如下场景是否是线程安全的，以及缘由是什么。程序员

两个线程同时访问同一个对象的同步方法面试
两个线程同时访问两个对象的同步方法编程
两个线程同时访问（一个或两个）对象的静态同步方法设计模式
两个线程分别同时访问（一个或两个）对象的同步方法和非同步方法安全
两个线程访问同一个对象中的同步方法，同步方法又调用一个非同步方法网络
两个线程同时访问同一个对象的不一样的同步方法多线程
两个线程分别同时访问静态synchronized和非静态synchronized方法ide
同步方法抛出异常后，JVM会自动释放锁的状况测试

场景一：两个线程同时访问同一个对象的同步方法

分析：这种状况是经典的对象锁中的方法锁，两个线程争夺同一个对象锁，因此会相互等待，是线程安全的。

两个线程同时访问同一个对象的同步方法，是线程安全的。
1

咱们在前文中已经讲过了。代码和详细讲解在《Java中synchronized实现对象锁的两种方式及原理解析》中的第二部分《方法锁》中，在此就再也不重述了。

场景二：两个线程同时访问两个对象的同步方法

这种场景就是对象锁失效的场景，缘由出在访问的是两个对象的同步方法，那么这两个线程分别持有的两个线程的锁，因此是互相不会受限的。加锁的目的是为了让多个线程竞争同一把锁，而这种状况多个线程之间再也不竞争同一把锁，而是分别持有一把锁，因此咱们的结论是：

两个线程同时访问两个对象的同步方法，是线程不安全的。
1

代码验证：

public class Condition2 implements Runnable {
    // 建立两个不一样的对象
 static Condition2 instance1 = new Condition2();
 static Condition2 instance2 = new Condition2();

 @Override
 public void run() {
  method();
 }

 private synchronized void method() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，运行结束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance1);
  Thread thread2 = new Thread(instance2);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }
}
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运行结果：

两个线程是并行执行的，因此线程不安全。

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线程名：Thread-0，运行开始
线程名：Thread-1，运行开始
线程：Thread-0，运行结束
线程：Thread-1，运行结束
测试结束
12345

代码分析：

「问题在此：」两个线程（thread一、thread2），访问两个对象（instance一、instance2）的同步方法（method()）,两个线程都有各自的锁，不能造成两个线程竞争一把锁的局势，因此这时，synchronized修饰的方法method()和不用synchronized修饰的效果同样（不信去把synchronized关键字去掉，运行结果同样），因此此时的method()只是个普通方法。

「如何解决这个问题：」若要使锁生效，只需将method()方法用static修饰，这样就造成了类锁，多个实例（instance一、instance2）共同竞争一把类锁，就可使两个线程串行执行了。这也就是下一个场景要讲的内容。

场景三：两个线程同时访问（一个或两个）对象的静态同步方法

这个场景解决的是场景二中出现的线程不安全问题，即用类锁实现：

两个线程同时访问（一个或两个）对象的静态同步方法，是线程安全的。
1

关于此方法的代码实现和详细讲解，参考文章《Java中synchronized实现类锁的两种方式及原理解析》中的第二部分《静态方法锁的方式实现类锁》，在此再也不重述。

场景四：两个线程分别同时访问（一个或两个）对象的同步方法和非同步方法

这个场景是两个线程其中一个访问同步方法，另外一个访问非同步方法，此时程序会不会串行执行呢，也就是说是否是线程安全的呢？咱们能够肯定是线程不安全的，若是方法不加synchronized都是安全的，那就不须要同步方法了。验证下咱们的结论：

两个线程分别同时访问（一个或两个）对象的同步方法和非同步方法，是线程不安全的。
1
public class Condition4 implements Runnable {

 static Condition4 instance = new Condition4();

 @Override
 public void run() {
  //两个线程访问同步方法和非同步方法
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //线程0,执行同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //线程1,执行非同步方法method1()
   method1();
  }
 }
    
    // 同步方法
 private synchronized void method0() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，运行结束");
 }
    
    // 普通方法
 private void method1() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，运行结束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }

}
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运行结果：

两个线程是并行执行的，因此是线程不安全的。

线程名：Thread-0，同步方法，运行开始
线程名：Thread-1，普通方法，运行开始
线程：Thread-0，同步方法，运行结束
线程：Thread-1，普通方法，运行结束
测试结束
12345

结果分析

「问题在于此：」 method1没有被synchronized修饰，因此不会受到锁的影响。即使是在同一个对象中，固然在多个实例中，更不会被锁影响了。结论：

非同步方法不受其它由synchronized修饰的同步方法影响
1

你可能想到一个相似场景：多个线程访问同一个对象中的同步方法，同步方法又调用一个非同步方法，这个场景会是线程安全的吗？

场景五：两个线程访问同一个对象中的同步方法，同步方法又调用一个非同步方法

咱们来实验下这个场景，用两个线程调用同步方法，在同步方法中调用普通方法；再用一个线程直接调用普通方法，看看是不是线程安全的？

public class Condition8 implements Runnable {

 static Condition8 instance = new Condition8();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //直接调用普通方法
   method2();
  } else {
   // 先调用同步方法，在同步方法内调用普通方法
   method1();
  }
 }

 // 同步方法
 private static synchronized void method1() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(2000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法，运行结束,开始调用普通方法");
  method2();
 }

 // 普通方法
 private static void method2() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，普通方法，运行结束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  // 此线程直接调用普通方法
  Thread thread0 = new Thread(instance);
  // 这两个线程直接调用同步方法
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread0.start();
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread0.isAlive() || thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }

}
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运行结果：

线程名：Thread-0，普通方法，运行开始
线程名：Thread-1，同步方法，运行开始
线程：Thread-1，同步方法，运行结束,开始调用普通方法
线程名：Thread-1，普通方法，运行开始
线程：Thread-0，普通方法，运行结束
线程：Thread-1，普通方法，运行结束
线程名：Thread-2，同步方法，运行开始
线程：Thread-2，同步方法，运行结束,开始调用普通方法
线程名：Thread-2，普通方法，运行开始
线程：Thread-2，普通方法，运行结束
测试结束
1234567891011

结果分析：

咱们能够看出，普通方法被两个线程并行执行，不是线程安全的。这是为何呢？

由于若是非同步方法，有任何其余线程直接调用，而不是仅在调用同步方法时，才调用非同步方法，此时会出现多个线程并行执行非同步方法的状况，线程就不安全了。

对于同步方法中调用非同步方法时，要想保证线程安全，就必须保证非同步方法的入口，仅出如今同步方法中。但这种控制方式不够优雅，若被不明状况的人直接调用非同步方法，就会致使原有的线程同步再也不安全。因此不推荐你们在项目中这样使用，但咱们要理解这种状况，而且咱们要用语义明确的、让人一看就知道这是同步方法的方式，来处理线程安全的问题。

因此，最简单的方式，是在非同步方法上，也加上synchronized关键字，使其变成一个同步方法，这样就变成了《场景五：两个线程同时访问同一个对象的不一样的同步方法》，这种场景下，你们就很清楚的看到，同一个对象中的两个同步方法，无论哪一个线程调用，都是线程安全的了。

因此结论是：

两个线程访问同一个对象中的同步方法，同步方法又调用一个非同步方法，仅在没有其余线程直接调用非同步方法的状况下，是线程安全的。如有其余线程直接调用非同步方法，则是线程不安全的。
1

场景六：两个线程同时访问同一个对象的不一样的同步方法

这个场景也是在探讨对象锁的做用范围，对象锁的做用范围是对象中的全部同步方法。因此，当访问同一个对象中的多个同步方法时，结论是：

两个线程同时访问同一个对象的不一样的同步方法时，是线程安全的。
1
public class Condition5 implements Runnable {
 static Condition5 instance = new Condition5();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //线程0,执行同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //线程1,执行同步方法method1()
   method1();
  }
 }

 private synchronized void method0() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法0，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法0，运行结束");
 }

 private synchronized void method1() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法1，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，同步方法1，运行结束");
 }

 //运行结果:串行
 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }
}
12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546

运行结果：

是线程安全的。

线程名：Thread-1，同步方法1，运行开始
线程：Thread-1，同步方法1，运行结束
线程名：Thread-0，同步方法0，运行开始
线程：Thread-0，同步方法0，运行结束
测试结束
12345

结果分析：

两个方法（method0()和method1()）的synchronized修饰符，虽没有指定锁对象，但默认锁对象为this对象为锁对象，因此对于同一个实例（instance），两个线程拿到的锁是同一把锁，此时同步方法会串行执行。这也是synchronized关键字的可重入性的一种体现。

场景七：两个线程分别同时访问静态synchronized和非静态synchronized方法

这种场景的本质也是在探讨两个线程获取的是否是同一把锁的问题。静态synchronized方法属于类锁，锁对象是（*.class）对象，非静态synchronized方法属于对象锁中的方法锁，锁对象是this对象。两个线程拿到的是不一样的锁，天然不会相互影响。结论：

两个线程分别同时访问静态synchronized和非静态synchronized方法，线程不安全。
1

代码实现：

public class Condition6 implements Runnable {
 static Condition6 instance = new Condition6();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //线程0,执行静态同步方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //线程1,执行非静态同步方法method1()
   method1();
  }
 }

 // 重点：用static synchronized 修饰的方法，属于类锁，锁对象为（*.class）对象。
 private static synchronized void method0() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，静态同步方法0，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，静态同步方法0，运行结束");
 }

 // 重点：synchronized 修饰的方法，属于方法锁，锁对象为（this）对象。
 private synchronized void method1() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，非静态同步方法1，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，非静态同步方法1，运行结束");
 }

 //运行结果:并行
 public static void main(String[] args) {
  //问题缘由： 线程1的锁是类锁（*.class）对象，线程2的锁是方法锁（this）对象,两个线程的锁不同，天然不会互相影响，因此会并行执行。
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }
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运行结果：

线程名：Thread-0，静态同步方法0，运行开始
线程名：Thread-1，非静态同步方法1，运行开始
线程：Thread-1，非静态同步方法1，运行结束
线程：Thread-0，静态同步方法0，运行结束
测试结束
12345

场景八：同步方法抛出异常后，JVM会自动释放锁的状况

本场景探讨的是synchronized释放锁的场景：

只有当同步方法执行完或执行时抛出异常这两种状况，才会释放锁。
1

因此，在一个线程的同步方法中出现异常的时候，会释放锁，另外一个线程获得锁，继续执行。而不会出现一个线程抛出异常后，另外一个线程一直等待获取锁的状况。这是由于JVM在同步方法抛出异常的时候，会自动释放锁对象。

代码实现：

public class Condition7 implements Runnable {

 private static Condition7 instance = new Condition7();

 @Override
 public void run() {
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")) {
   //线程0,执行抛异常方法method0()
   method0();
  }
  if (Thread.currentThread().getName().equals("Thread-1")) {
   //线程1,执行正常方法method1()
   method1();
  }
 }

 private synchronized void method0() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  //同步方法中，当抛出异常时，JVM会自动释放锁，不须要手动释放，其余线程便可获取到该锁
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，抛出异常，释放锁");
  throw new RuntimeException();

 }

 private synchronized void method1() {
  System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName() + "，运行开始");
  try {
   Thread.sleep(4000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "，运行结束");
 }

 public static void main(String[] args) {
  Thread thread1 = new Thread(instance);
  Thread thread2 = new Thread(instance);
  thread1.start();
  thread2.start();
  while (thread1.isAlive() || thread2.isAlive()) {
  }
  System.out.println("测试结束");
 }

}
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

运行结果：

线程名：Thread-0，运行开始
线程名：Thread-0，抛出异常，释放锁
线程名：Thread-1，运行开始
Exception in thread "Thread-0" java.lang.RuntimeException
 at com.study.synchronize.conditions.Condition7.method0(Condition7.java:34)
 at com.study.synchronize.conditions.Condition7.run(Condition7.java:17)
 at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
线程：Thread-1，运行结束
测试结束
123456789

结果分析：

能够看出线程仍是串行执行的，说明是线程安全的。并且出现异常后，不会形成死锁现象，JVM会自动释放出现异常线程的锁对象，其余线程获取锁继续执行。

总结

本文总结了并用代码实现和验证了synchronized各类使用场景，以及各类场景发生的缘由和结论。咱们分析的理论基础都是synchronized关键字的锁对象到底是谁？多个线程之间竞争的是不是同一把锁？根据这个条件来判断线程是不是安全的。因此，有了这些场景的分析锻炼后，咱们在之后使用多线程编程时，也能够经过分析锁对象的方式，判断出线程是不是安全的，从而避免此类问题的出现。

小编总结了2020面试题，这份面试题的包含的模块分为19个模块，分别是： Java 基础、容器、多线程、反射、对象拷贝、Java Web 、异常、网络、设计模式、Spring/Spring MVC、Spring Boot/Spring Cloud、Hibernate、MyBatis、RabbitMQ、Kafka、Zookeeper、MySQL、Redis、JVM 。

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