多线程-synchronized

引言

synchronized是Java线程同步中的一个重要的概念，synchronized是独占锁（互斥锁），同时也是可重入锁（可重入锁一定程度上避免了死锁的问题，内部是关联一个计数器，加一次锁计数器值加一，为零时释放锁），也是一种重量级锁。

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁，修饰的情形有以下几种：

（1）修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个方法的对象；

（2）修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象。

（3）修饰一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象。

（4）修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面大括号{}括起来的部分，作用的对象是这个类的所有对象。

修饰一个代码块

（1）一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

package com.huawei.thread;

class SyncThread implements Runnable {
	private static int count;

	public SyncThread() {
		count = 0;
	}

	@Override
	public void run() {
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				try {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + (count++));
					Thread.sleep(100);
				} catch (InterruptedException ie) {
					ie.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}
}

public class Test38 {

	public static void main(String[] args) {
		SyncThread sync = new SyncThread();
		Thread t1 = new Thread(sync, "A");
		Thread t2 = new Thread(sync, "B");
		t1.start();
		t2.start();
	}

}　　

运行截图：

当两个并发线程t1,t2访问同一个对象sync中的synchronized代码块时，在同一个时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞。t1和t2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象。

main函数做简单修改：

public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(new SyncThread(), "A");
		Thread t2 = new Thread(new SyncThread(), "B");
		t1.start();
		t2.start();
}

synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁与之相关联。t1和t2分别创建了SyncThread对象与之关联，因此t1和t2锁定的对象是不同的，互不干扰，不形成互斥，所有两个线程可以同时执行。

（2）当一个线程访问对象的一个synchronized同步块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized不同代码块。

package com.huawei.thread;

class Counter implements Runnable {
	private int count;

	public Counter() {
		count = 0;
	}

	public void addCount() {
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				try {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + (count++));
					Thread.sleep(100);
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	public void printCount() {
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			try {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count: " + count);
				Thread.sleep(100);
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	@Override
	public void run() {
		String tName = Thread.currentThread().getName();
		if (tName.equals("A")) {
			addCount();
		} else if (tName.equals("B")) {
			printCount();
		}
	}
}

public class Test39 {

	public static void main(String[] args) {
		Counter counter = new Counter();
		Thread t1 = new Thread(counter, "A");
		Thread t2 = new Thread(counter, "B");
		t1.start();
		t2.start();
	}

}　　

运行截图：

addCount是一个synchronized方法，printCount是非synchronized。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时，其他线程可以访问对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

（3）指定要给某个对象加锁

package com.huawei.thread;

class Account {
	private String name;
	private float amount;

	public Account(String name, float amount) {
		this.name = name;
		this.amount = amount;
	}

	public void deposit(float amt) {
		amount += amt;
		try {
			Thread.sleep(100);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public void withdraw(float amt) {
		amount -= amt;
		try {
			Thread.sleep(100);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public float getAmount() {
		return amount;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Account [name=" + name + ", amount=" + amount + "]";
	}
}

class AccountOperator implements Runnable {
	private Account account;

	public AccountOperator(Account account) {
		this.account = account;
	}

	@Override
	public void run() {
		synchronized (account) {
			account.deposit(500);
			account.withdraw(500);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + account.getAmount());
		}
	}
}

public class Test40 {
	static final int THREAD_NUM = 5;

	public static void main(String[] args) {
		Account account = new Account("zhang san", 1000.0f);
		AccountOperator ao = new AccountOperator(account);
		Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
		for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
			threads[i] = new Thread(ao, "Thread" + i);
			threads[i].start();
		}
	}

}

　

synchronized给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞。

当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序：

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj) {
      // #TODO
   }
}　　

当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

class Test implements Runnable
{
   private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {
         // #TODO 同步代码块
      }
   }

   public void run() {

   }
}　　

注：零长度的byte数组对象创建起来比任何对象都经济。

synchronized不能锁住基本的类型如：int,long,float等非对象类型

修饰一个方法　

synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是作用范围不一样，修饰代码块时大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数。

（1）synchronized关键字不能继承

虽然可以用synchronized来定义方法，但是synchronized不属于方法定义的一部分。因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖这个方法，则在子类中这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。

在子类方法中加上synchronized关键字：

class Parent {
   public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
   public synchronized void method() { }
}

在子类方法中调用父类的同步方法：

class Parent {
   public synchronized void method() {   }
}
class Child extends Parent {
   public void method() { super.method();   }
}

（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，但可以使用synchronized代码块来进行同步

修饰一个静态方法

（1）静态方法属于类而不属于对象。synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。

package com.huawei.thread;

public class Test42 {

	static class SyncThread implements Runnable {
		private static int count;

		public SyncThread() {
			count = 0;
		}

		public synchronized static void m() {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				try {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + (count++));
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

		@Override
		public synchronized void run() {
			m();
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(new SyncThread(), "A");
		Thread t2 = new Thread(new SyncThread(), "B");
		t1.start();
		t2.start();
	}

}

只要修饰了静态方法，相对于整个类及其产生的对象只有一把锁。

（2）Java类中可以有静态代码块static{}，可以在其中设置同步代码块

public class Test40 {
	static final Integer THREAD_NUM = 5;

	static {
		synchronized (THREAD_NUM) {
		  // #TODO
		}
	}
}　　

其中synchronized修饰的必须是static变量或者类

（3）如果一个类中定义了一个synchronized 的 static 函数A，也定义了一个 synchronized 的 instance函数B，那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时，不会构成同步，因为它们的锁都不一样。B方法的锁是Obj这个对象，而B的锁是Obj所属的那个Class。

package com.huawei.thread;

public class Test43 {

	public static void main(String[] args) {
		My my = new My();
		Thread t1 = new Thread(my, "A");
		Thread t2 = new Thread(my, "B");
		t1.start();
		t2.start();
	}

}

class My implements Runnable {

	@Override
	public void run() {
		String name = Thread.currentThread().getName();
		if (name.equals("A")) {
			test1();
		} else if (name.equals("B")) {
			test2();
		}
	}

	synchronized void test2() {
		try {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("test2");
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	synchronized static void test1() {
		try {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("test1");
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}　　

修饰一个类　　

class ClassName {
   public void method() {
      synchronized(ClassName.class) {
         // todo
      }
   }
}

效果与修饰一个静态方法类似。

小结

（1）无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。

（2）每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。

（3）实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。

参考资料

http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015

http://www.cnblogs.com/beiyetengqing/p/6213437.html