【java】多线程之synchronized锁的理解

1. synchronized基本用法

synchronized三种用法:

  • 对象锁:当使用synchronized修饰类普通方法时,那么当前加锁的级别就是实例对象,当多个线程并发访问该对象的同步方法、同步代码块时,会进行同步。

  • 类锁:当使用synchronized修饰类静态方法时,那么当前加锁的级别就是类,当多个线程并发访问该类(所有实例对象)的同步方法以及同步代码块时,会进行同步。

  • 同步代码块:当使用synchronized修饰代码块时,那么当前加锁的级别就是synchronized(X)中配置的x对象实例,当多个线程并发访问该对象的同步方法、同步代码块以及当前的代码块时,会进行同步。使用同步代码块时要注意的是不要使用String类型对象,因为String常量池的存在,所以很容易导致出问题。

在Java中,synchronized关键字是用来控制线程同步的,就是在多线程的环境下,控制synchronized代码段不被多个线程同时执行。synchronized既可以加在一段代码上,也可以加在方法上。

2. 对象锁和类锁的区别

java对象锁和类锁从上面的三种用法可以看出其区别,但是,只是有上面的总结,还不足以让我们理解其真正的含义,笔者也是直至今天调了一个bug之后才发现其本质的区别的。首先,看下面一段代码:

class Sync {
 
	public synchronized void test() {
		System.out.println("test开始..");
		try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("test结束..");
	}
}
 
class MyThread extends Thread {
 
	public void run() {
		Sync sync = new Sync();
		sync.test();
	}
}
 
public class Main {
 
	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			Thread thread = new MyThread();
			thread.start();
		}
	}
}

运行结果:

test开始..
test开始..
test开始..
test结束..
test结束..
test结束..

可以看出来,上面的程序起了三个线程,同时运行Sync类中的test()方法,虽然test()方法加上了synchronized,但是还是同时运行起来,貌似synchronized没起作用。 将test()方法上的synchronized去掉,在方法内部加上synchronized(this):

public void test() {
	synchronized(this){
		System.out.println("test开始..");
		try {
			Thread.sleep(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("test结束..");
	}
}

运行结果:

test开始..
test开始..
test开始..
test结束..
test结束..
test结束..

一切还是这么平静,没有看到synchronized起到作用。 

实际上,synchronized(this)以及非static的synchronized方法(至于static synchronized方法请往下看),只能防止多个线程同时执行同一个对象的同步代码段。

synchronized锁住的是代码还是对象?

答案是:synchronized锁住的是括号里的对象,而不是代码。对于非static的synchronized方法,锁的就是对象本身也就是this。

当synchronized锁住一个对象后,别的线程如果也想拿到这个对象的锁,就必须等待这个线程执行完成释放锁,才能再次给对象加锁,这样才达到线程同步的目的。即使两个不同的代码段,都要锁同一个对象,那么这两个代码段也不能在多线程环境下同时运行。所以,我们在用synchronized关键字的时候,能缩小代码段的范围就尽量缩小,能在代码段上加同步就不要再整个方法上加同步。这叫减小锁的粒度,使代码更大程度的并发。

再看上面的代码,每个线程中都new了一个Sync类的对象,也就是产生了三个Sync对象,由于不是同一个对象,所以可以多线程同时运行synchronized方法或代码段。为了验证上述的观点,修改一下代码,让三个线程使用同一个Sync的对象:

class MyThread extends Thread {
 
	private Sync sync;
 
	public MyThread(Sync sync) {
		this.sync = sync;
	}
 
	public void run() {
		sync.test();
	}
}
 
public class Main {
 
	public static void main(String[] args) {
		Sync sync = new Sync();
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			Thread thread = new MyThread(sync);
			thread.start();
		}
	}
}

运行结果:

test开始..
test结束..
test开始..
test结束..
test开始..
test结束..

可以看到,此时的synchronized就起了作用。 

那么,如果真的想锁住这段代码,要怎么做?也就是,如果还是最开始的那段代码,每个线程new一个Sync对象,怎么才能让test方法不会被多线程执行。 

解决也很简单,只要锁住同一个对象不就行了。例如,synchronized后的括号中锁同一个固定对象,这样就行了。

但是呢,比较多的做法是让synchronized锁这个类对应的Class对象

class Sync {
 
	public void test() {
		synchronized (Sync.class) {
			System.out.println("test开始..");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("test结束..");
		}
	}
}
 
class MyThread extends Thread {
 
	public void run() {
		Sync sync = new Sync();
		sync.test();
	}
}
 
public class Main {
 
	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			Thread thread = new MyThread();
			thread.start();
		}
	}
}

运行结果:

test开始..
test结束..
test开始..
test结束..
test开始..
test结束..

上面代码用synchronized(Sync.class)实现了全局锁的效果。

最后说说static synchronized方法,static方法可以直接类名加方法名调用,方法中无法使用this,所以它锁的不是this,而是类的Class对象,所以,static synchronized方法也相当于全局锁,相当于锁住了代码段

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