Java并发编程——Synchronized关键字解析

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-08 13:32 3阅读 0赞

首先，让我们了解下这个关键字的作用，或者说是解决了什么问题

####   **解决可见性、原子性、有序性问题** ####

然后，再去看它是怎么使用的：

##### 简单介绍： #####

> synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。

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代码块的对象；
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.  修改一个静态的方法，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.  修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

也就是说：

> **对于代码块**（包含类）:
> 
> > 锁是Synchonized块里配置的对象。
> 
> **对于方法**：
> 
> > 对于普通同步方法，锁是当前实例对象。  
> > 对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。

好，看过定义之后，我们来研究下是怎么使用的  
首先看下修饰一个代码块：

## 修饰代码块 ##

#### 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。 ####

这里提出一个面试时遇到的问题

> Synchronized(obj)\{…\}是锁对象还是代码块？

B站UP主老詹说Java对这个问题讲解的很透彻：  
了解jvm的同学大概瞬间就给出了答案，常用到或者背过的同学也能给出结果，但是尽量还是要了解原理哈，  
[阿里面试题深度解析：Synchronized(obj)\{…\}是锁对象还是代码块？Why？][Synchronized_obj_Why].

示例代码：

package com.wbg;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class kt {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用关键字synchronized");
            SyncThread syncThread = new SyncThread();
            Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    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("线程名:"+Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        public int getCount() {
        
            return count;
        }
    }

**使用关键字synchronized运行结果** ：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**不使用关键字synchronized运行结果**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
当**两个并发线程**(thread1和thread2)**访问同一个对象**(syncThread)中的synchronized代码块时，在**同一时刻只能有一个线程得到执行**，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和thread2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。

我们再把SyncThread的调用稍微改一下

public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用关键字synchronized每次调用进行new SyncThread()");
            Thread thread1 = new Thread( new SyncThread(), "SyncThread1");
            Thread thread2 = new Thread( new SyncThread(), "SyncThread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为此时这种情况下synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，而上面的代码等同于下面这段代码：

public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用关键字synchronized每次调用进行new SyncThread()");
            SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
            SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
            Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }

这时创建了两个SyncThread的对象syncThread1和syncThread2，线程thread1执行的是syncThread1对象中的synchronized代码(run)，而线程thread2执行的是syncThread2对象中的synchronized代码(run)；我们知道synchronized锁定的是对象，这时会有两把锁分别锁定syncThread1对象和syncThread2对象，而这两把锁是互不干扰的，不形成互斥，所以两个线程可以同时执行。

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

多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用关键字synchronized");
            Mthreads mt=new Mthreads();
            Thread thread1 = new Thread(mt, "mt1");
            Thread thread2 = new Thread(mt, "mt2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    class Mthreads implements Runnable{
        
        private int count;
    
        public Mthreads() {
        
            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代码块，未对count进行读写操作，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("mt1")) {
        
                countAdd();
            } else if (threadName.equals("mt2")) {
        
                printCount();
            }
        }

运行结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
上面代码中countAdd是一个synchronized的，printCount是非synchronized的。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，别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

## 修饰一个方法 ##

Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized

> public **synchronized** void method()\{  
> \};

synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是**作用范围不一样**，**修饰代码块是大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数**。如将的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。

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

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

#### Synchronized作用于整个方法的写法。 ####

写法一:

> public synchronized void method()  
> \{  
> // todo  
> \}

写法二:

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

写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。

#### 在用synchronized修饰方法时要注意以下几点： ####

1.  synchronized关键字不能继承。  
    虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并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，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的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。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：  
    在子类方法中加上synchronized关键字

lass 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();   }
    }

#### 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。 ####

#### 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。 ####

## 重点： ##

## 修饰一个静态的方法 ##

> public synchronized static void method() \{  
> \}

我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，**synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象**。

package com.wbg;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class kt {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用关键字静态synchronized");
            SyncThread syncThread = new SyncThread();
            Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    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();
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
syncThread1和syncThread2是SyncThread的**两个对象**，**但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步**。这是因为run中调用了静态方法method，而**静态方法是属于类的**，所以syncThread1和syncThread2相当于**用了同一把锁**。这与使用关键字synchronized运行结果相同

## 修饰一个类 ##

public class kt {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println("使用ClassName");
            SyncThread syncThread = new SyncThread();
            Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
            Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }
    class ClassName {
        
        public void method() {
        
            synchronized(ClassName.class) {
        
    
            }
        }
    }
    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();
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
效果和上面synchronized修饰静态方法是一样的，synchronized作用于一个类T时，是给这个类T加锁，T的所有对象用的是同一把锁。

总结：

> 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

[Synchronized_obj_Why]: https://www.bilibili.com/video/BV1A64y1Q7aD?from=search&seid=3243881058760006907
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/cbb92497d58e42a381cb2d72d24a7784.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1,size_18,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/3881668261b74afe94d9fbc3f6cd952b.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1,size_18,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/13df7821068249b3836f59254ff7291f.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1,size_17,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/4ef48bdb9d1b4535b314e3a55a209f5d.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5ZCR552A55m-5LiH5bm06Jaq5Yqq5Yqb55qE5bCP6LW1,size_18,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
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