Java 之 synchronized 详解

时间  2019-11-08
标签 java synchronized 详解 栏目 Java 繁體版
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1、概念

synchronized 是 Java 中的关键字，是利用锁的机制来实现同步的。javascript

锁机制有以下两种特性：java

  • 互斥性：即在同一时间只容许一个线程持有某个对象锁，经过这种特性来实现多线程中的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需同步的代码块(复合操做)进行访问。互斥性咱们也每每称为操做的原子性。缓存

  • 可见性：必须确保在锁被释放以前，对共享变量所作的修改，对于随后得到该锁的另外一个线程是可见的（即在得到锁时应得到最新共享变量的值），不然另外一个线程多是在本地缓存的某个副本上继续操做从而引发不一致。多线程

2、对象锁和类锁

1. 对象锁

在 Java 中，每一个对象都会有一个 monitor 对象，这个对象其实就是 Java 对象的锁，一般会被称为“内置锁”或“对象锁”。类的对象能够有多个，因此每一个对象有其独立的对象锁，互不干扰。异步

2. 类锁

在 Java 中，针对每一个类也有一个锁，能够称为“类锁”，类锁其实是经过对象锁实现的，即类的 Class 对象锁。每一个类只有一个 Class 对象，因此每一个类只有一个类锁。async

3、synchronized 的用法分类

synchronized 的用法能够从两个维度上面分类：ide

1. 根据修饰对象分类

synchronized 能够修饰方法和代码块测试

  • 修饰代码块ui

    • synchronized(this|object) {}this

    • synchronized(类.class) {}

  • 修饰方法

    • 修饰非静态方法

    • 修饰静态方法

2. 根据获取的锁分类

  • 获取对象锁

    • synchronized(this|object) {}

    • 修饰非静态方法

  • 获取类锁

    • synchronized(类.class) {}

    • 修饰静态方法

4、synchronized 的用法详解

这里根据获取的锁分类来分析 synchronized 的用法

1. 获取对象锁

1.1 对于同一对象

  • 同步线程类：
class SyncThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.startsWith("A")) {
            async();
        } else if (threadName.startsWith("B")) {
            sync1();
        } else if (threadName.startsWith("C")) {
            sync2();
        }

    }

    /** * 异步方法 */
    private void async() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /** * 方法中有 synchronized(this|object) {} 同步代码块 */
    private void sync1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        synchronized (this) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /** * synchronized 修饰非静态方法 */
    private synchronized void sync2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}复制代码
  • 测试代码：
public class SyncTest {

    public static void main(String... args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread A_thread1 = new Thread(syncThread, "A_thread1");
        Thread A_thread2 = new Thread(syncThread, "A_thread2");
        Thread B_thread1 = new Thread(syncThread, "B_thread1");
        Thread B_thread2 = new Thread(syncThread, "B_thread2");
        Thread C_thread1 = new Thread(syncThread, "C_thread1");
        Thread C_thread2 = new Thread(syncThread, "C_thread2");
        A_thread1.start();
        A_thread2.start();
        B_thread1.start();
        B_thread2.start();
        C_thread1.start();
        C_thread2.start();
    }
}复制代码
  • 运行结果：
B_thread2_Sync1: 14:44:20
A_thread1_Async_Start: 14:44:20
B_thread1_Sync1: 14:44:20
C_thread1_Sync2: 14:44:20
A_thread2_Async_Start: 14:44:20
C_thread1_Sync2_Start: 14:44:20
A_thread1_Async_End: 14:44:22
A_thread2_Async_End: 14:44:22
C_thread1_Sync2_End: 14:44:22
B_thread1_Sync1_Start: 14:44:22
B_thread1_Sync1_End: 14:44:24
B_thread2_Sync1_Start: 14:44:24
B_thread2_Sync1_End: 14:44:26
C_thread2_Sync2: 14:44:26
C_thread2_Sync2_Start: 14:44:26
C_thread2_Sync2_End: 14:44:28复制代码

  • 结果分析：

    • A 类线程访问方法中没有同步代码块，A 类线程是异步的，因此有线程访问对象的同步代码块时，另外的线程能够访问该对象的非同步代码块：

      A_thread1_Async_Start: 14:44:20
A_thread2_Async_Start: 14:44:20
A_thread1_Async_End: 14:44:22
A_thread2_Async_End: 14:44:22复制代码

    • B 类线程访问的方法中有同步代码块，B 类线程是同步的，一个线程在访问对象的同步代码块，另外一个访问对象的同步代码块的线程会被阻塞：

      B_thread1_Sync1_Start: 14:44:22
B_thread1_Sync1_End: 14:44:24
B_thread2_Sync1_Start: 14:44:24
B_thread2_Sync1_End: 14:44:26复制代码

    • synchronized(this|object) {} 代码块 {} 以外的代码依然是异步的：

      B_thread2_Sync1: 14:44:20
B_thread1_Sync1: 14:44:20复制代码

    • C 类线程访问的是 synchronized 修饰非静态方法，C 类线程是同步的，一个线程在访问对象的同步代方法，另外一个访问对象同步方法的线程会被阻塞：

      C_thread1_Sync2_Start: 14:44:20
C_thread1_Sync2_End: 14:44:22
C_thread2_Sync2_Start: 14:44:26
C_thread2_Sync2_End: 14:44:28复制代码

    • synchronized 修饰非静态方法，做用范围是整个方法，因此方法中全部的代码都是同步的：

      C_thread1_Sync2: 14:44:20
C_thread2_Sync2: 14:44:26复制代码

    • 由结果可知 B 类和 C 类线程顺序执行，类中 synchronized(this|object) {} 代码块和 synchronized 修饰非静态方法获取的锁是同一个锁，即该类的对象的对象锁。因此 B 类线程和 C 类线程也是同步的：

      B_thread1_Sync1_Start: 14:44:22
B_thread1_Sync1_End: 14:44:24
C_thread1_Sync2_Start: 14:44:20
C_thread1_Sync2_End: 14:44:22
B_thread2_Sync1_Start: 14:44:24
B_thread2_Sync1_End: 14:44:26
C_thread2_Sync2_Start: 14:44:26
C_thread2_Sync2_End: 14:44:28复制代码

1.2 对于不一样对象

  • 修改测试代码为：
public class SyncTest {

    public static void main(String... args) {
        Thread A_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "A_thread1");
        Thread A_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "A_thread2");
        Thread B_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "B_thread1");
        Thread B_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "B_thread2");
        Thread C_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "C_thread1");
        Thread C_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "C_thread2");
        A_thread1.start();
        A_thread2.start();
        B_thread1.start();
        B_thread2.start();
        C_thread1.start();
        C_thread2.start();
    }
}复制代码
  • 运行结果：
A_thread2_Async_Start: 15:01:34
C_thread2_Sync2: 15:01:34
B_thread2_Sync1: 15:01:34
C_thread1_Sync2: 15:01:34
B_thread2_Sync1_Start: 15:01:34
B_thread1_Sync1: 15:01:34
C_thread1_Sync2_Start: 15:01:34
A_thread1_Async_Start: 15:01:34
C_thread2_Sync2_Start: 15:01:34
B_thread1_Sync1_Start: 15:01:34
C_thread1_Sync2_End: 15:01:36
A_thread1_Async_End: 15:01:36
C_thread2_Sync2_End: 15:01:36
B_thread2_Sync1_End: 15:01:36
B_thread1_Sync1_End: 15:01:36
A_thread2_Async_End: 15:01:36复制代码

  • 结果分析：

    • 两个线程访问不一样对象的 synchronized(this|object) {} 代码块和 synchronized 修饰非静态方法是异步的，同一个类的不一样对象的对象锁互不干扰。

2 获取类锁

2.1 对于同一对象

  • 同步线程类：
class SyncThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.startsWith("A")) {
            async();
        } else if (threadName.startsWith("B")) {
            sync1();
        } else if (threadName.startsWith("C")) {
            sync2();
        }

    }

    /** * 异步方法 */
    private void async() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /** * 方法中有 synchronized(类.class) {} 同步代码块 */
    private void sync1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        synchronized (SyncThread.class) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /** * synchronized 修饰静态方法 */
    private synchronized static void sync2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}复制代码
  • 测试代码：
public class SyncTest {

    public static void main(String... args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread A_thread1 = new Thread(syncThread, "A_thread1");
        Thread A_thread2 = new Thread(syncThread, "A_thread2");
        Thread B_thread1 = new Thread(syncThread, "B_thread1");
        Thread B_thread2 = new Thread(syncThread, "B_thread2");
        Thread C_thread1 = new Thread(syncThread, "C_thread1");
        Thread C_thread2 = new Thread(syncThread, "C_thread2");
        A_thread1.start();
        A_thread2.start();
        B_thread1.start();
        B_thread2.start();
        C_thread1.start();
        C_thread2.start();
    }
}复制代码
  • 运行结果：
B_thread1_Sync1: 15:08:13
C_thread1_Sync2: 15:08:13
B_thread2_Sync1: 15:08:13
A_thread1_Async_Start: 15:08:13
C_thread1_Sync2_Start: 15:08:13
A_thread2_Async_Start: 15:08:13
C_thread1_Sync2_End: 15:08:15
A_thread2_Async_End: 15:08:15
A_thread1_Async_End: 15:08:15
B_thread2_Sync1_Start: 15:08:15
B_thread2_Sync1_End: 15:08:17
B_thread1_Sync1_Start: 15:08:17
B_thread1_Sync1_End: 15:08:19
C_thread2_Sync2: 15:08:19
C_thread2_Sync2_Start: 15:08:19
C_thread2_Sync2_End: 15:08:21复制代码

  • 结果分析：

    • 由结果能够看出，在同一对象的状况下，synchronized(类.class) {} 代码块或 synchronized 修饰静态方法和 synchronized(this|object) {} 代码块和 synchronized 修饰非静态方法的行为一致。

2.2 对于不一样对象

  • 修改测试代码为：
public class SyncTest {

    public static void main(String... args) {
        Thread A_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "A_thread1");
        Thread A_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "A_thread2");
        Thread B_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "B_thread1");
        Thread B_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "B_thread2");
        Thread C_thread1 = new Thread(new SyncThread(), "C_thread1");
        Thread C_thread2 = new Thread(new SyncThread(), "C_thread2");
        A_thread1.start();
        A_thread2.start();
        B_thread1.start();
        B_thread2.start();
        C_thread1.start();
        C_thread2.start();
    }
}复制代码
  • 运行结果：
A_thread2_Async_Start: 15:17:28
B_thread2_Sync1: 15:17:28
A_thread1_Async_Start: 15:17:28
B_thread1_Sync1: 15:17:28
C_thread1_Sync2: 15:17:28
C_thread1_Sync2_Start: 15:17:28
C_thread1_Sync2_End: 15:17:30
A_thread2_Async_End: 15:17:30
B_thread1_Sync1_Start: 15:17:30
A_thread1_Async_End: 15:17:30
B_thread1_Sync1_End: 15:17:32
B_thread2_Sync1_Start: 15:17:32
B_thread2_Sync1_End: 15:17:34
C_thread2_Sync2: 15:17:34
C_thread2_Sync2_Start: 15:17:34
C_thread2_Sync2_End: 15:17:36复制代码

  • 结果分析：

    • 两个线程访问不一样对象的 synchronized(类.class) {} 代码块或 synchronized 修饰静态方法仍是同步的，类中 synchronized(类.class) {} 代码块和 synchronized 修饰静态方法获取的锁是类锁。对于同一个类的不一样对象的类锁是同一个。

3 类中同时有 synchronized(类.class) {} 代码块或 synchronized 修饰静态方法和 synchronized(this|object) {} 代码块和 synchronized 修饰非静态方法时会怎样？

  • 修改同步线程类：
class SyncThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.startsWith("A")) {
            async();
        } else if (threadName.startsWith("B")) {
            sync1();
        } else if (threadName.startsWith("C")) {
            sync2();
        }

    }

    /** * 异步方法 */
    private void async() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Async_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /** * synchronized 修饰非静态方法 */
    private synchronized void sync1() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync1_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /** * synchronized 修饰静态方法 */
    private synchronized static void sync2() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_Start: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_Sync2_End: " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}复制代码
  • 修改测试代码：
public class SyncTest {

    public static void main(String... args) {
        Thread B_thread1 = new Thread(syncThread, "B_thread1");
        Thread C_thread1 = new Thread(syncThread, "C_thread1");
        B_thread1.start();
        C_thread1.start();
    }
}复制代码
  • 运行结果：
B_thread1_Sync1_Start: 15:35:21
C_thread1_Sync2_Start: 15:35:21
B_thread1_Sync1_End: 15:35:23
C_thread1_Sync2_End: 15:35:23复制代码

  • 运行结果分析：

    • 由结果能够看到 B 类线程和 C 类线程是异步的，即 synchronized 修饰静态方法和 synchronized 修饰非静态方法是异步的，对于 synchronized(类.class) {} 代码块和 synchronized(this|object) {} 代码块也是同样的。因此对象锁和类锁是独立的，互不干扰。

4 补充

  1. synchronized关键字不能继承。

    对于父类中的 synchronized 修饰方法，子类在覆盖该方法时，默认状况下不是同步的，必须显示的使用 synchronized 关键字修饰才行。

  2. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。

  3. 构造方法不能使用synchronized关键字，但能够使用synchronized代码块来进行同步。

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