Java關鍵字synchronized詳解

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Java多線程thread互連網製造 

      synchronized 關鍵字，代表這個方法加鎖,相當於不管哪一個線程A每次運行到這個方法時,都要檢查有沒有其它正在用這個方法的線程B（或者C D等）,有的話要等正在使用這個方法的線程B（或者C D）運行完這個方法後再運行此線程A,沒有的話,直接運行 它包括兩種用法：synchronized 方法和 synchronized 塊。

1. synchronized 方法：

　　通過在方法聲明中加入 synchronized關鍵字來聲明 synchronized 方法。如：

　　public synchronized void accessVal(int newVal);

　　synchronized 方法控制對類成員變數的訪問：每個類執行個體對應一把鎖，每個 synchronized 方法都必須獲得調用該方法的類執行個體的鎖方能執行，否則所屬線程阻塞，方法一旦執行，就獨佔該鎖，直到從該方法返回時才將鎖釋放，此後被阻塞的線程方能獲得該鎖，重新進入可執行狀態。這種機制確保了同一時刻對於每一個類執行個體，其所有聲明為 synchronized 的成員函數中至多隻有一個處於可執行狀態（因為至多隻有一個能夠獲得該類執行個體對應的鎖），從而有效避免了類成員變數的存取違規（只要所有可能訪問類成員變數的方法均被聲明為 synchronized）。

　　在 Java 中，不光是類執行個體，每一個類也對應一把鎖，這樣我們也可將類的靜態成員函式宣告為 synchronized ，以控制其對類的靜態成員變數的訪問。

　　synchronized 方法的缺陷：若將一個大的方法聲明為synchronized 將會大大影響效率，典型地，若將線程類的方法 run() 聲明為 synchronized ，由於線上程的整個生命期內它一直在運行，因此將導致它對本類任何 synchronized 方法的調用都永遠不會成功。當然我們可以通過將訪問類成員變數的代碼放到專門的方法中，將其聲明為 synchronized ，並在主方法中調用來解決這一問題，但是 Java 為我們提供了更好的解決辦法，那就是 synchronized 塊。

 

2. synchronized 塊：

　　通過 synchronized關鍵字來聲明synchronized 塊。文法如下：

　　synchronized(syncObject) {

　　//允許存取控制的代碼

　　}

　　synchronized 塊是這樣一個代碼塊，其中的代碼必須獲得對象 syncObject （如前所述，可以是類執行個體或類）的鎖方能執行，具體機制同前所述。由於可以針對任意代碼塊，且可任意指定上鎖的對象，故靈活性較高。

 

 

 對synchronized(this)的一些理解

　　一、當兩個並發線程訪問同一個對象object中的這個synchronized(this)同步代碼塊時，一個時間內只能有一個線程得到執行。另一個線程必須等待當前線程執行完這個代碼塊以後才能執行該代碼塊。

　　二、當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時，其他線程對object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問將被阻塞。

　　三、然而，當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時，另一個線程仍然可以訪問該object中的除synchronized(this)同步代碼塊以外的部分。

　　四、第三個例子同樣適用其它同步代碼塊。也就是說，當一個線程訪問object的一個synchronized(this)同步代碼塊時，它就獲得了這個object的對象鎖。結果，其它線程對該object對象所有同步代碼部分的訪問都被暫時阻塞。

　　五、以上規則對其它對象鎖同樣適用

 

 

synchronized的一個簡單例子

public class TextThread {

/** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO 自動產生方法存根         TxtThread tt = new TxtThread();         new Thread(tt).start();         new Thread(tt).start();         new Thread(tt).start();         new Thread(tt).start(); } }

class TxtThread implements Runnable { int num = 100; String str = new String(); public void run() { while (true) {    synchronized(str)    {    if (num>0)    {     try     {      Thread.sleep(10);     }     catch(Exception e)     {      e.getMessage();     }     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "this is "+ num--);    }    } } } }

上面的例子中為了製造一個時間差,也就是出錯的機會,使用了Thread.sleep(10)

Java對多線程的支援與同步機制深受大家的喜愛，似乎看起來使用了synchronized關鍵字就可以輕鬆地解決多線程共用資料同步問題。到底如何？――還得對synchronized關鍵字的作用進行深入瞭解才可定論。

總的說來，synchronized關鍵字可以作為函數的修飾符，也可作為函數內的語句，也就是平時說的同步方法和同步語句塊。如果再細的分類，synchronized可作用於instance變數、object reference（對象引用）、static函數和class literals(類名稱字面常量)身上。

在進一步闡述之前，我們需要明確幾點：

A．無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，它取得的鎖都是對象，而不是把一段代碼或函數當作鎖――而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。

B．每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯。

C．實現同步是要很大的系統開銷作為代價的，甚至可能造成死結，所以盡量避免無謂的同步控制。

接著來討論synchronized用到不同地方對代碼產生的影響：

 

假設P1、P2是同一個類的不同對象，這個類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法，P1、P2就都可以調用它們。

 

1． 把synchronized當作函數修飾符時，範例程式碼如下：

Public synchronized void methodAAA()

{

//….

}

這也就是同步方法，那這時synchronized鎖定的是哪個對象呢？它鎖定的是調用這個同步方法對象。也就是說，當一個對象P1在不同的線程中執行這個同步方法時，它們之間會形成互斥，達到同步的效果。但是這個對象所屬的Class所產生的另一對象P2卻可以任意調用這個被加了synchronized關鍵字的方法。

上邊的範例程式碼等同於如下代碼：

public void methodAAA()

{

synchronized (this)      // (1)

{

       //…..

}

}

(1)處的this指的是什麼呢？它指的就是調用這個方法的對象，如P1。可見同步方法實質是將synchronized作用於object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程，才可以調用P1的同步方法，而對P2而言，P1這個鎖與它毫不相干，程式也可能在這種情形下擺脫同步機制的控制，造成資料混亂：（

2．同步塊，範例程式碼如下：

public void method3(SomeObject so)

{

    synchronized(so)

    {        //…..     }

}

這時，鎖就是so這個對象，誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象作為鎖時，就可以這樣寫程式，但當沒有明確的對象作為鎖，只是想讓一段代碼同步時，可以建立一個特殊的instance變數（它得是一個對象）來充當鎖：

class Foo implements Runnable

{

        private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變數

        Public void methodA()         {

           synchronized(lock) { //… }

        }

        //…..

}

註：零長度的byte數組對象建立起來將比任何對象都經濟――查看編譯後的位元組碼：產生零長度的byte[]對象只需3條作業碼，而Object lock = new Object()則需要7行作業碼。

3．將synchronized作用於static 函數，範例程式碼如下：

Class Foo {

    public synchronized static void methodAAA()   // 同步的static 函數     {         //….     }

    public void methodBBB()     {

       synchronized(Foo.class)   // class literal(類名稱字面常量)

    } }

   代碼中的methodBBB()方法是把class literal作為鎖的情況，它和同步的static函數產生的效果是一樣的，取得的鎖很特別，是當前調用這個方法的對象所屬的類（Class，而不再是由這個Class產生的某個具體對象了）。

記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用於作同步鎖還不一樣，不能用P1.getClass()來達到鎖這個Class的目的。P1指的是由Foo類產生的對象。

可以推斷：如果一個類中定義了一個synchronized的static函數A，也定義了一個synchronized 的instance函數B，那麼這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時，不會構成同步，因為它們的鎖都不一樣。A方法的鎖是Obj這個對象，而B的鎖是Obj所屬的那個Class。

 

小結如下：

搞清楚synchronized鎖定的是哪個對象，就能協助我們設計更安全的多線程程式。

 

還有一些技巧可以讓我們對共用資源的同步訪問更加安全：

1． 定義private 的instance變數+它的 get方法，而不要定義public/protected的instance變數。如果將變數定義為public，對象在外界可以繞過同步方法的控制而直接取得它，並改動它。這也是JavaBean的標準實現方式之一。

2． 如果instance變數是一個對象，如數組或ArrayList什麼的，那上述方法仍然不安全，因為當外界對象通過get方法拿到這個instance對象的引用後，又將其指向另一個對象，那麼這個private變數也就變了，豈不是很危險。 這個時候就需要將get方法也加上synchronized同步，並且，只返回這個private對象的clone()――這樣，調用端得到的就是對象副本的引用了

 

 

還有，比較常用的就有：Collections.synchronizedMap(new HashMap())，當然這個MAP就是生命在類中的全域變數，就是一個 安全執行緒的HashMap，web的application是全web容器公用的，所以要使用安全執行緒來保證資料的正確。

 

部分摘自互連網，對作者表示感謝

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