synchronized的四種用法

阿新 • • 發佈：2019-01-22

一修飾方法

Synchronized修飾一個方法很簡單，就是在方法的前面加synchronized，synchronized修飾方法和修飾一個程式碼塊類似，只是作用範圍不一樣，修飾程式碼塊是大括號括起來的範圍，而修飾方法範圍是整個函式。

例如：

方法一

public synchronized void method()
{
   // todo
}

方法二

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程式碼塊，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。

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呼叫父類中相應的方法，這樣雖然子類中的方法不是同步的，但子類呼叫了父類的同步方法，因此，子類的方法也就相當於同步了。這兩種方式的例子程式碼如下：
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() { }
}

在子類方法中呼叫父類的同步方法

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

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

二修飾一個程式碼塊

1）一個執行緒訪問一個物件中的synchronized(this)同步程式碼塊時，其他試圖訪問該物件的執行緒將被阻塞

注意下面兩個程式的區別

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;
	   }
}

public class Demo00 {
	public static void main(String args[]){
//test01
//		SyncThread s1 = new SyncThread();
//		SyncThread s2 = new SyncThread();
//		Thread t1 = new Thread(s1);
//		Thread t2 = new Thread(s2);
//test02		
		SyncThread s = new SyncThread();
		Thread t1 = new Thread(s);
		Thread t2 = new Thread(s);
		
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

test01的執行結果

test02的執行結果

當兩個併發執行緒(thread1和thread2)訪問同一個物件(syncThread)中的synchronized程式碼塊時，在同一時刻只能有一個執行緒得到執行，另一個執行緒受阻塞，必須等待當前執行緒執行完這個程式碼塊以後才能執行該程式碼塊。Thread1和thread2是互斥的，因為在執行synchronized程式碼塊時會鎖定當前的物件，只有執行完該程式碼塊才能釋放該物件鎖，下一個執行緒才能執行並鎖定該物件

為什麼上面的例子中thread1和thread2同時在執行。這是因為synchronized只鎖定物件，每個物件只有一個鎖（lock）與之相關聯。

2）當一個執行緒訪問物件的一個synchronized(this)同步程式碼塊時，另一個執行緒仍然可以訪問該物件中的非synchronized(this)同步程式碼塊。

例：

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程式碼塊，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();
      }
   }
}

public class Demo00{
	public static void main(String args[]){
		Counter counter = new Counter();
		Thread thread1 = new Thread(counter, "A");
		Thread thread2 = new Thread(counter, "B");
		thread1.start();
		thread2.start();
	}
}

可以看見B執行緒的呼叫是非synchronized,並不影響A執行緒對synchronized部分的呼叫。從上面的結果中可以看出一個執行緒訪問一個物件的synchronized程式碼塊時，別的執行緒可以訪問該物件的非synchronized程式碼塊而不受阻塞。

3）指定要給某個物件加鎖

/**
 * 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());
      }
   }
}

public class Demo00{
	
	//public static final Object signal = new Object(); // 執行緒間通訊變數
	//將account改為Demo00.signal也能實現執行緒同步
	public static void main(String args[]){
		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();
		}
	}
}

執行結果

在AccountOperator 類中的run方法裡，我們用synchronized 給account物件加了鎖。這時，當一個執行緒訪問account物件時，其他試圖訪問account物件的執行緒將會阻塞，直到該執行緒訪問account物件結束。也就是說誰拿到那個鎖誰就可以執行它所控制的那段程式碼。
當有一個明確的物件作為鎖時，就可以用類似下面這樣的方式寫程式。

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 鎖定的物件
   synchronized(obj)
   {
      // todo
   }
}

當沒有明確的物件作為鎖，只是想讓一段程式碼同步時，可以建立一個特殊的物件來充當鎖：

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

   public void run() {

   }
}

本例中去掉註釋中的signal可以看到同樣的執行結果

三修飾一個靜態的方法

Synchronized也可修飾一個靜態方法，用法如下：

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

靜態方法是屬於類的而不屬於物件的。同樣的，synchronized修飾的靜態方法鎖定的是這個類的所有物件。

/**
 * 同步執行緒
 */
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();
   }
}

public class Demo00{
	
	public static void main(String args[]){
		SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
		SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
		Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
		Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
		thread1.start();
		thread2.start();
	}
}

syncThread1和syncThread2是SyncThread的兩個物件，但在thread1和thread2併發執行時卻保持了執行緒同步。這是因為run中呼叫了靜態方法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。

四修飾一個類

Synchronized還可作用於一個類，用法如下：

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

/**
 * 同步執行緒
 */
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();
   }
}

本例的的給class加鎖和上例的給靜態方法加鎖是一樣的，所有物件公用一把鎖

總結

A. 無論synchronized關鍵字加在方法上還是物件上，如果它作用的物件是非靜態的，則它取得的鎖是物件；如果synchronized作用的物件是一個靜態方法或一個類，則它取得的鎖是對類，該類所有的物件同一把鎖。
B. 每個物件只有一個鎖（lock）與之相關聯，誰拿到這個鎖誰就可以執行它所控制的那段程式碼。
C. 實現同步是要很大的系統開銷作為代價的，甚至可能造成死鎖，所以儘量避免無謂的同步控制。

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