synchronized的四種用法

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代碼塊類似,只是作用範圍不一樣,修飾代碼塊是大括號括起來的範圍,而修飾方法範圍是整個函數。

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。


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默認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關鍵字纔可以。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();   }

在定義接口方法時不能使用synchronized關鍵字。

構造方法不能使用synchronized關鍵字,但可以使用synchronized代碼塊來進行同步。 





二 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


注意下面兩個程序的區別

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的運行結果

test02的運行結果

當兩個併發線程(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,因爲在執行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


爲什麼上面的例子中thread1和thread2同時在執行。這是因爲synchronized只鎖定對象,每個對象只有一個鎖(lock)與之相關聯。


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。 


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();
      }
   }
}
 
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線程的調用是非synchronized,並不影響A線程對synchronized部分的調用。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。

3)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());
      }
   }
}
 
public class Demo00{
	
	//public static final Object signal = new Object(); // 線程間通信變量
	//將account改爲Demo00.signal也能實現線程同步
	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();
		}
	}
}

運行結果:

在AccountOperator 類中的run方法裏,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爲鎖時,就可以用類似下面這樣的方式寫程序。

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


當沒有明確的對象作爲鎖,只是想讓一段代碼同步時,可以創建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變量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {
         // todo 同步代碼塊
      }
   }
 
   public void run() {
 
   }
}

本例中去掉註釋中的signal可以看到同樣的運行結果


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。

/**
 * 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();
   }
}
 
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的兩個對象,但在thread1和thread2併發執行時卻保持了線程同步。這是因爲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。




四  修飾一個類

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


本例的的給class加鎖和上例的給靜態方法加鎖是一樣的,所有對象公用一把鎖




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的,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爲代價的,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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