synchronized关键字

synchronized是进行同步处理而保证线程安全。在一个方法中,如果是方法内的私有变量,那个这个变量是线程安全的,但是类中的实例变量是可能会出现线程安全问题的,当多个线程对这个实例变量进行修改,就可能会出现结果并不是我们期望的结果。

线程安全问题

下面一段代码就出现了线程安全问题。

本来当username为a的时候,num应该为100,但是由于设置让t1休眠了2秒,导致num被刷新成了200,导致最后输出时a和b的num都是200。

public class Service {
private int num = 0;
public void add(String username) {
try {
if (username.equals("a")) {
num = 100;
Thread.sleep(2000);
} else {
num = 200;
}
System.out.println(username + " " + num);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} public class ThreadA extends Thread {
private Service service;
public ThreadA(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.add("a");
}
} public class ThreadB extends Thread {
private Service service;
public ThreadB(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.add("b");
}
} public class Test {
public static void main(String[] args) {
Service service = new Service();
ThreadA t1 = new ThreadA(service);
ThreadB t2 = new ThreadB(service);
t1.start();
t2.start();
}
}

运行结果:

synchronized锁

下面给add方法加个synchronized关键字。

可以看到输出正确。

synchronized进行了同步,使得线程按照顺序进行访问,由于线程t1和t2的监视器都是同一个实例,相当于拥有同一个锁对象,所以可以进行同步访问。

public class Service {
private int num = 0;
public synchronized void add(String username) {
try {
if (username.equals("a")) {
num = 100;
Thread.sleep(2000);
} else {
num = 200;
}
System.out.println(username + " " + num);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

输出结果:

synchronized同步代码块

上面的代码中是使用synchronized将整个方法进行上锁,只有当一个方法执行完毕后,另一个线程才可以执行这个方法,这样会导致性能损耗很大。

返回到线程安全问题,目的其实是为了解决对临界资源访问的问题,所以其实只需要将临界资源进行上锁就可以了,其他部分其实是可以异步进行的。

在下面代码中,doSomeTask方法里前半部分没有进行同步,后面使用了同步代码块进行加锁。

从输出结果可以看到,前面部分A、B两个线程是异步进行访问的,后部分是同步进行访问的。

public class Service {
public void doSomeTask(String username) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("没有同步 " + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
System.out.println();
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("同步了" + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
} public class ThreadA extends Thread {
private Service service;
public ThreadA(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.doSomeTask("a");
}
} public class ThreadB extends Thread {
private Service service;
public ThreadB(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.doSomeTask("b");
}
} public class Test {
public static void main(String[] args) {
Service service = new Service();
ThreadA t1 = new ThreadA(service);
ThreadB t2 = new ThreadB(service);
t1.setName("A");
t2.setName("B");
t1.start();
t2.start();
}
}

运行结果:

所以使用synchronized同步代码块可以将需要加锁的部分进行上锁就行了,这样可以提高性能。

可以使用synchronized同步代码块加锁临界资源,这样就可以避免出现线程安全问题。

在JDK1.8中的ConcurrentHashMap也使用synchronized锁,synchronized锁的性能已经有了很大的提高。

static synchronized

static方法为类方法,那么对static方法加上synchronized锁后呢?加锁的究竟是什么呢?

其实这时候监视器上锁的对象为这个类对象,而不是一个具体的实例对象,就是所有该类的实例访问这个方法都会进行加锁。

从下面实例可以看出,虽然是两个实例四个线程访问该方法,但是还是进行了同步,因为所有实例访问的是同一把锁,也就是Service类的对象锁,只要是监视器锁对象是同一个,那么都是会进行上锁同步的。

public class Service {
public static synchronized void doSomeTask(String username) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("同步了" + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
} public class ThreadA extends Thread {
private Service service;
public ThreadA(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.doSomeTask("a");
}
} public class ThreadB extends Thread {
private Service service;
public ThreadB(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.doSomeTask("b");
}
} public class Test {
public static void main(String[] args) {
Service service = new Service();
Service service1 = new Service();
ThreadA t1 = new ThreadA(service);
ThreadB t2 = new ThreadB(service);
ThreadA t3 = new ThreadA(service1);
ThreadB t4 = new ThreadB(service1);
t1.setName("A");
t2.setName("B");
t3.setName("C");
t4.setName("D");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}

运行结果:

使用同步代码块也可以实现上述功能。

在同步代码块中,将监视的锁对象设置为Service.class,代表监视的是这个类锁,所以也对这个类进行加锁同步。

public class Service {
public void doSomeTask(String username) {
synchronized (Service.class) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("同步了" + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
}

synchronized与static synchronized一起使用

四个线程访问两个方法,线程A和C访问task1,是一个普通的synchronized方法,线程B和D访问task2,是一个static synchronized方法。

从输出结果中可以看出,A、C进行了同步,B、D也进行同步,但是B和C在一开始是交替出现输出,代表B和C其实没有同步,就证明它们的锁不是同一把锁

A和C线程获取的实例的对象锁,而B和D线程获取的是这个类的锁。

public class Service {
public synchronized void task1() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("task1 " + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
} public static synchronized void task2() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("task2 " + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
} public class ThreadA extends Thread {
private Service service;
public ThreadA(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.task1();
}
} public class ThreadB extends Thread {
private Service service;
public ThreadB(Service service) {
this.service = service;
} @Override
public void run() {
super.run();
service.task2();
}
} public class Test {
public static void main(String[] args) {
Service service = new Service();
ThreadA t1 = new ThreadA(service);
ThreadB t2 = new ThreadB(service);
ThreadA t3 = new ThreadA(service);
ThreadB t4 = new ThreadB(service);
t1.setName("A");
t2.setName("B");
t3.setName("C");
t4.setName("D");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}

运行结果:

综上:

  • synchronized同步代码块的性能比synchronized同步方法性能好。
  • 线程间的同步主要是看的获取的是什么锁,只有需要获取同一把锁的线程才会进行同步。
  • static synchronized获取的是类对象锁,而普通的synchronized获取的是实例对象的锁,所以其实他们不是同一把锁。
  • static synchronized的类对象锁可以对所有该类实例进行同步,因为所有该类实例获取的类锁都是同一把锁。

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