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浅显易懂的Sysnchronizd用法
来源：cnblogs　　作者：code_jjl　　时间：2018/11/6 12:30:55　　对本文有异议

《编程思想之多线程与多进程(1)——以操作系统的角度述说线程与进程》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现，这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下Java线程同步中的一个重要的概念synchronized.

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种： 
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。

修饰一个代码块

  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。我们看下面一个例子：

【Demo1】：synchronized的用法

  1.  1 /** * 同步线程 */
  2.  2 
  3.  3 class SyncThread implements Runnable {
  4.  4 
  5.  5    private static int count;
  6.  6 
  7.  7  
  8.  8 
  9.  9    public SyncThread() {
  10. 10 
  11. 11       count = 0;
  12. 12 
  13. 13    }
  14. 14 
  15. 15  
  16. 16 
  17. 17    public  void run() {
  18. 18 
  19. 19       synchronized(this) {
  20. 20 
  21. 21          for (int i = 0; i < 5; i++) {
  22. 22 
  23. 23             try {
  24. 24 
  25. 25                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  26. 26 
  27. 27                Thread.sleep(100);
  28. 28 
  29. 29             } catch (InterruptedException e) {
  30. 30 
  31. 31                e.printStackTrace();
  32. 32 
  33. 33             }
  34. 34 
  35. 35          }
  36. 36 
  37. 37       }
  38. 38 
  39. 39    }
  40. 40 
  41. 41  
  42. 42 
  43. 43    public int getCount() {
  44. 44 
  45. 45       return count;
  46. 46 
  47. 47    }
  48. 48 
  49. 49 }
  50. 50 
  51. 51 SyncThread的调用：
  52. 52 
  53. 53 SyncThread syncThread = new SyncThread();
  54. 54 
  55. 55 Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1");
  56. 56 
  57. 57 Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2");
  58. 58 
  59. 59 thread1.start();
  60. 60 
  61. 61 thread2.start();

 

结果如下：

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

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：

Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1");

Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2");

thread1.start();

thread2.start();

结果如下：

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

不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗？为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为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：

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。 
【Demo2】：多个线程访问synchronized和非synchronized代码块

  1.  1 class Counter implements Runnable{
  2.  2 
  3.  3    private int count;
  4.  4 
  5.  5  
  6.  6 
  7.  7    public Counter() {
  8.  8 
  9.  9       count = 0;
  10. 10 
  11. 11    }
  12. 12 
  13. 13  
  14. 14 
  15. 15    public void countAdd() {
  16. 16 
  17. 17       synchronized(this) {
  18. 18 
  19. 19          for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  20. 20 
  21. 21             try {
  22. 22 
  23. 23                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  24. 24 
  25. 25                Thread.sleep(100);
  26. 26 
  27. 27             } catch (InterruptedException e) {
  28. 28 
  29. 29                e.printStackTrace();
  30. 30 
  31. 31             }
  32. 32 
  33. 33          }
  34. 34 
  35. 35       }
  36. 36 
  37. 37    }
  38. 38 
  39. 39  
  40. 40 
  41. 41    //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized
  42. 42 
  43. 43    public void printCount() {
  44. 44 
  45. 45       for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  46. 46 
  47. 47          try {
  48. 48 
  49. 49             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);
  50. 50 
  51. 51             Thread.sleep(100);
  52. 52 
  53. 53          } catch (InterruptedException e) {
  54. 54 
  55. 55             e.printStackTrace();
  56. 56 
  57. 57          }
  58. 58 
  59. 59       }
  60. 60 
  61. 61    }
  62. 62 
  63. 63  
  64. 64 
  65. 65    public void run() {
  66. 66 
  67. 67       String threadName = Thread.currentThread().getName();
  68. 68 
  69. 69       if (threadName.equals("A")) {
  70. 70 
  71. 71          countAdd();
  72. 72 
  73. 73       } else if (threadName.equals("B")) {
  74. 74 
  75. 75          printCount();
  76. 76 
  77. 77       }
  78. 78 
  79. 79    }
  80. 80 
  81. 81 }

 

调用代码:

Counter counter = new Counter();

Thread thread1 = new Thread(counter, "A");

Thread thread2 = new Thread(counter, "B");

thread1.start();

thread2.start();

结果如下：

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。

  1. 指定要给某个对象加锁

【Demo3】:指定要给某个对象加锁

  1.  1 /** * 银行账户类 */
  2.  2 
  3.  3 class Account {
  4.  4 
  5.  5    String name;
  6.  6 
  7.  7    float amount;
  8.  8 
  9.  9  
  10. 10 
  11. 11    public Account(String name, float amount) {
  12. 12 
  13. 13       this.name = name;
  14. 14 
  15. 15       this.amount = amount;
  16. 16 
  17. 17    }
  18. 18 
  19. 19    //存钱
  20. 20 
  21. 21    public  void deposit(float amt) {
  22. 22 
  23. 23       amount += amt;
  24. 24 
  25. 25       try {
  26. 26 
  27. 27          Thread.sleep(100);
  28. 28 
  29. 29       } catch (InterruptedException e) {
  30. 30 
  31. 31          e.printStackTrace();
  32. 32 
  33. 33       }
  34. 34 
  35. 35    }
  36. 36 
  37. 37    //取钱
  38. 38 
  39. 39    public  void withdraw(float amt) {
  40. 40 
  41. 41       amount -= amt;
  42. 42 
  43. 43       try {
  44. 44 
  45. 45          Thread.sleep(100);
  46. 46 
  47. 47       } catch (InterruptedException e) {
  48. 48 
  49. 49          e.printStackTrace();
  50. 50 
  51. 51       }
  52. 52 
  53. 53    }
  54. 54 
  55. 55  
  56. 56 
  57. 57    public float getBalance() {
  58. 58 
  59. 59       return amount;
  60. 60 
  61. 61    }
  62. 62 
  63. 63 }
  64. 64 
  65. 65  
  66. 66 
  67. 67 /** * 账户操作类 */
  68. 68 
  69. 69 class AccountOperator implements Runnable{
  70. 70 
  71. 71    private Account account;
  72. 72 
  73. 73    public AccountOperator(Account account) {
  74. 74 
  75. 75       this.account = account;
  76. 76 
  77. 77    }
  78. 78 
  79. 79  
  80. 80 
  81. 81    public void run() {
  82. 82 
  83. 83       synchronized (account) {
  84. 84 
  85. 85          account.deposit(500);
  86. 86 
  87. 87          account.withdraw(500);
  88. 88 
  89. 89          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
  90. 90 
  91. 91       }
  92. 92 
  93. 93    }
  94. 94 
  95. 95 }

 

调用代码:

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();

}

结果如下：

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

在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。 
当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。

public void method3(SomeObject obj)

{

   //obj 锁定的对象

   synchronized(obj)

   {

      // todo

   }

}

当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

class Test implements Runnable {

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

   public void method()

   {

      synchronized(lock) {

         // todo 同步代码块

      }

   }

 

   public void run() {

 

   }

}

说明：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。

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(){//todo}; 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【Demo1】中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。

*【Demo4】：synchronized修饰一个方法

  1. public synchronized void run() {
  3.    for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  5.       try {
  7.          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  9.          Thread.sleep(100);
  11.       } catch (InterruptedException e) {
  13.          e.printStackTrace();
  15.       }
  17.    }
  19. }

 

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) { // todo } }

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

  1. class Parent {
  3.    public synchronized void method() { }
  5. }
  7. class Child extends Parent {
  9.    public synchronized void method() { }
  11. }
  13. 在子类方法中调用父类的同步方法
  15. class Parent {
  17.    public synchronized void method() {   }
  19. }
  21. class Child extends Parent {
  23.    public void method() { super.method();   }
  25. }

 

  1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
  2. 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。 

修饰一个静态的方法

Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

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

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。我们对Demo1进行一些修改如下：

【Demo5】：synchronized修饰静态方法

  1. /** * 同步线程 */
  2.  
  3. class SyncThread implements Runnable {
  5.    private static int count;
  7.  
  9.    public SyncThread() {
  11.       count = 0;
  13.    }
  15.  
  17.    public synchronized static void method() {
  19.       for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  21.          try {
  23.             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  25.             Thread.sleep(100);
  27.          } catch (InterruptedException e) {
  29.             e.printStackTrace();
  31.          }
  33.       }
  35.    }
  37.  
  39.    public synchronized void run() {
  41.       method();
  43.    }
  45. }

 

调用代码:

SyncThread syncThread1 = new SyncThread();

SyncThread syncThread2 = new SyncThread();

Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");

Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");

thread1.start();

thread2.start();

结果如下：

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Demo1是不同的。

修饰一个类

Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

class ClassName {

   public void method() {

      synchronized(ClassName.class) {

         // todo

      }

   }

}

我们把Demo5再作一些修改。 
【Demo6】:修饰一个类

  1. /** * 同步线程 */
  2.  
  3. class SyncThread implements Runnable {
  5.    private static int count;
  7.  
  9.    public SyncThread() {
  11.       count = 0;
  13.    }
  15.  
  17.    public static void method() {
  19.       synchronized(SyncThread.class) {
  21.          for (int i = 0; i < 5; i ++) {
  23.             try {
  25.                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
  27.                Thread.sleep(100);
  29.             } catch (InterruptedException e) {
  31.                e.printStackTrace();
  33.             }
  35.          }
  37.       }
  39.    }
  41.  
  43.    public synchronized void run() {
  45.       method();
  47.    }
  49. }

 

其效果和【Demo5】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：

A. 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。 
B. 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。 
C. 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。

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