【轉】Java中Synchronized的用法

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《編程思想之多線程與多進程(1)——以作業系統的角度述說線程與進程》一文詳細講述了線程、進程的關係及在作業系統中的表現，這是多線程學習必須瞭解的基礎。本文將接著講一下Java線程同步中的一個重要的概念synchronized.

synchronized是Java中的關鍵字，是一種同步鎖。它修飾的對象有以下幾種：
1. 修飾一個代碼塊，被修飾的代碼塊稱為同步語句塊，其作用的範圍是大括弧{}括起來的代碼，作用的對象是調用這個代碼塊的對象；
2. 修飾一個方法，被修飾的方法稱為同步方法，其作用的範圍是整個方法，作用的對象是調用這個方法的對象；
3. 修改一個靜態方法，其作用的範圍是整個靜態方法，作用的對象是這個類的所有對象；
4. 修改一個類，其作用的範圍是synchronized後面括弧括起來的部分，作用主的對象是這個類的所有對象。

修飾一個代碼塊

1. 一個線程訪問一個對象中的synchronized(this)同步代碼塊時，其他試圖訪問該對象的線程將被阻塞。我們看下面一個例子：

【Demo1】：synchronized的用法

/** * 同步線程 */class SyncThread implements Runnable {   private static int count;   public SyncThread() {      count = 0;   }   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 e) {               e.printStackTrace();            }         }      }   }   public int getCount() {      return count;   }}

SyncThread的調用：

SyncThread syncThread = new SyncThread();Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

結果如下：

SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9*

當兩個並發線程(thread1和thread2)訪問同一個對象(syncThread)中的synchronized代碼塊時，在同一時刻只能有一個線程得到執行，另一個線程受阻塞，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。Thread1和thread2是互斥的，因為在執行synchronized代碼塊時會鎖定當前的對象，只有執行完該代碼塊才能釋放該對象鎖，下一個線程才能執行並鎖定該對象。
我們再把SyncThread的調用稍微改一下：

Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

結果如下：

SyncThread1:0
SyncThread2:1
SyncThread1:2
SyncThread2:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread1:7
SyncThread1:8
SyncThread2:9

不是說一個線程執行synchronized代碼塊時其它的線程受阻塞嗎？為什麼上面的例子中thread1和thread2同時在執行。這是因為synchronized只鎖定對象，每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯，而上面的代碼等同於下面這段代碼：

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();SyncThread syncThread2 = new SyncThread();Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

這時建立了兩個SyncThread的對象syncThread1和syncThread2，線程thread1執行的是syncThread1對象中的synchronized代碼(run)，而線程thread2執行的是syncThread2對象中的synchronized代碼(run)；我們知道synchronized鎖定的是對象，這時會有兩把鎖分別鎖定syncThread1對象和syncThread2對象，而這兩把鎖是互不干擾的，不形成互斥，所以兩個線程可以同時執行。

2.當一個線程訪問對象的一個synchronized(this)同步代碼塊時，另一個線程仍然可以訪問該對象中的非synchronized(this)同步代碼塊。
【Demo2】：多個線程訪問synchronized和非synchronized代碼塊

class Counter implements Runnable{   private int count;   public Counter() {      count = 0;   }   public void countAdd() {      synchronized(this) {         for (int i = 0; i < 5; i ++) {            try {               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));               Thread.sleep(100);            } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();            }         }      }   }   //非synchronized代碼塊，未對count進行讀寫操作，所以可以不用synchronized   public void printCount() {      for (int i = 0; i < 5; i ++) {         try {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);            Thread.sleep(100);         } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();         }      }   }   public void run() {      String threadName = Thread.currentThread().getName();      if (threadName.equals("A")) {         countAdd();      } else if (threadName.equals("B")) {         printCount();      }   }}

調用代碼:

Counter counter = new Counter();Thread thread1 = new Thread(counter, "A");Thread thread2 = new Thread(counter, "B");thread1.start();thread2.start();

結果如下：

A:0
B count:1
A:1
B count:2
A:2
B count:3
A:3
B count:4
A:4
B count:5

上面代碼中countAdd是一個synchronized的，printCount是非synchronized的。從上面的結果中可以看出一個線程訪問一個對象的synchronized代碼塊時，別的線程可以訪問該對象的非synchronized代碼塊而不受阻塞。

1. 指定要給某個對象加鎖

【Demo3】:指定要給某個對象加鎖

/** * 銀行賬戶類 */class Account {   String name;   float amount;   public Account(String name, float amount) {      this.name = name;      this.amount = amount;   }   //存錢   public  void deposit(float amt) {      amount += amt;      try {         Thread.sleep(100);      } catch (InterruptedException e) {         e.printStackTrace();      }   }   //取錢   public  void withdraw(float amt) {      amount -= amt;      try {         Thread.sleep(100);      } catch (InterruptedException e) {         e.printStackTrace();      }   }   public float getBalance() {      return amount;   }}/** * 賬戶操作類 */class AccountOperator implements Runnable{   private Account account;   public AccountOperator(Account account) {      this.account = account;   }   public void run() {      synchronized (account) {         account.deposit(500);         account.withdraw(500);         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());      }   }}

調用代碼:

Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);final int THREAD_NUM = 5;Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {   threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);   threads[i].start();}

結果如下：

Thread3:10000.0
Thread2:10000.0
Thread1:10000.0
Thread4:10000.0
Thread0:10000.0

在AccountOperator 類中的run方法裡，我們用synchronized 給account對象加了鎖。這時，當一個線程訪問account對象時，其他試圖訪問account對象的線程將會阻塞，直到該線程訪問account對象結束。也就是說誰拿到那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，就可以用類似下面這樣的方式寫程式。

public void method3(SomeObject obj){   //obj 鎖定的對象   synchronized(obj)   {      // todo   }}

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對象來充當鎖：

class Test implements Runnable{   private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance變數   public void method()   {      synchronized(lock) {         // todo 同步代碼塊      }   }   public void run() {   }}

說明：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。

修飾一個方法

Synchronized修飾一個方法很簡單，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修飾方法和修飾一個代碼塊類似，只是作用範圍不一樣，修飾代碼塊是大括弧括起來的範圍，而修飾方法範圍是整個函數。如將【Demo1】中的run方法改成如下的方式，實現的效果一樣。

*【Demo4】：synchronized修飾一個方法

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

Synchronized作用於整個方法的寫法。
寫法一：

public synchronized void method(){   // todo}

寫法二：

public void method(){   synchronized(this) {      // todo   }}

寫法一修飾的是一個方法，寫法二修飾的是一個代碼塊，但寫法一與寫法二是等價的，都是鎖定了整個方法時的內容。

在用synchronized修飾方法時要注意以下幾點：
1. synchronized關鍵字不能繼承。
雖然可以使用synchronized來定義方法，但synchronized並不屬於方法定義的一部分，因此，synchronized關鍵字不能被繼承。如果在父類中的某個方法使用了synchronized關鍵字，而在子類中覆蓋了這個方法，在子類中的這個方法預設情況下並不是同步的，而必須顯式地在子類的這個方法中加上synchronized關鍵字才可以。當然，還可以在子類方法中調用父類中相應的方法，這樣雖然子類中的方法不是同步的，但子類調用了父類的同步方法，因此，子類的方法也就相當於同步了。這兩種方式的例子代碼如下：
在子類方法中加上synchronized關鍵字

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

在子類方法中調用父類的同步方法

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

1. 在定義介面方法時不能使用synchronized關鍵字。
2. 構造方法不能使用synchronized關鍵字，但可以使用synchronized代碼塊來進行同步。
   

修飾一個靜態方法

Synchronized也可修飾一個靜態方法，用法如下：

public synchronized static void method() {   // todo}

我們知道靜態方法是屬於類的而不屬於對象的。同樣的，synchronized修飾的靜態方法鎖定的是這個類的所有對象。我們對Demo1進行一些修改如下：

【Demo5】：synchronized修飾靜態方法

/** * 同步線程 */class SyncThread implements Runnable {   private static int count;   public SyncThread() {      count = 0;   }   public synchronized static void method() {      for (int i = 0; i < 5; i ++) {         try {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));            Thread.sleep(100);         } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();         }      }   }   public synchronized void run() {      method();   }}

調用代碼:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();SyncThread syncThread2 = new SyncThread();Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");thread1.start();thread2.start();

結果如下：

SyncThread1:0
SyncThread1:1
SyncThread1:2
SyncThread1:3
SyncThread1:4
SyncThread2:5
SyncThread2:6
SyncThread2:7
SyncThread2:8
SyncThread2:9

syncThread1和syncThread2是SyncThread的兩個對象，但在thread1和thread2並發執行時卻保持了線程同步。這是因為run中調用了靜態方法method，而靜態方法是屬於類的，所以syncThread1和syncThread2相當於用了同一把鎖。這與Demo1是不同的。

修飾一個類

Synchronized還可作用於一個類，用法如下：

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

我們把Demo5再作一些修改。
【Demo6】:修飾一個類

/** * 同步線程 */class SyncThread implements Runnable {   private static int count;   public SyncThread() {      count = 0;   }   public static void method() {      synchronized(SyncThread.class) {         for (int i = 0; i < 5; i ++) {            try {               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));               Thread.sleep(100);            } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();            }         }      }   }   public synchronized void run() {      method();   }}

其效果和【Demo5】是一樣的，synchronized作用於一個類T時，是給這個類T加鎖，T的所有對象用的是同一把鎖。

總結：

A. 無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，如果它作用的對象是非靜態，則它取得的鎖是對象；如果synchronized作用的對象是一個靜態方法或一個類，則它取得的鎖是對類，該類所有的對象同一把鎖。
B. 每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯，誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。
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。

參考資料：
http://blog.csdn.net/chenguang79/article/details/677720
http://developer.51cto.com/art/200906/132354.htm

 

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

【轉】Java中Synchronized的用法