Java synchronized 总结

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2024-07-03 23:35:11 229人阅读

在Java开发的时候经常会用到关键字synchronized来对代码进行同步，在使用的过程中，对于synchronized确不是很熟悉，最近在看Spring源码时，发现有不少地方都用到同步，因此，趁此机会，研究一下。

1. synchronized锁的对象

Java中的每一个对象都可以作为锁。

1）对于同步方法，锁是当前实例对象。

2）对于静态同步方法，锁是当前对象的Class对象。因为在Java 虚拟机中一个类只能对应一个类对象，所以同时只允许一个线程执行同一个类中的静态同步方法。

3）对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

下面我们将一一根据代码来介绍这几种锁。

2. 同步实例方法

对于同步方法，锁是当前实例对象。即在同一时刻只能有一个线程可以访问该实例的同步方法。但是请注意，如果有多个实例对象，那么不同示例之间不受影响，线程可以同时访问不同示例的同步方法。看下面这段代码：

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 同步测试，提供了用于同步的实例方法
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class Sync {

    public synchronized void testSync() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        System.out.println("线程：" + id + "进入同步块");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程：" + id + "退出同步块");
    }
}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        Sync sync = new Sync();
        sync.testSync();
    }

}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 *
 */
public class SyncTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for(int i=0;i<3;i++) {
            newFixedThreadPool.execute(new SyncTread());
        }
        newFixedThreadPool.shutdown();
        
    }

}

执行结果：

线程：11进入同步块
线程：13进入同步块
线程：12进入同步块
线程：13退出同步块
线程：11退出同步块
线程：12退出同步块

从执行结果中，我们可以看到testSync并没有同步，synchronized没有生效。这是因为在SyncTherd中每次都是new Sync();这样synchronized其实是作用到不同的对象上去了，所以各个线程之间其实并没有同步。

按照如下修改SynsThread、SyncTest代码，即可达到同步作用

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTread implements Runnable {
    private Sync sync;
    public SyncTread(Sync sync) {
        this.sync = sync;
    }

    @Override
    public void run() {
        this.sync.testSync();
    }

}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Sync sync = new Sync();//只实例化一次
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            newFixedThreadPool.execute(new SyncTread(sync));
        }
        newFixedThreadPool.shutdown();

    }

}

执行结果

线程：11进入同步块
线程：11退出同步块
线程：12进入同步块
线程：12退出同步块
线程：13进入同步块
线程：13退出同步块

从上面结果中可以看出，SyncThread中使用的是同一个对象，此时线程是互斥访问testSync()方法的，即达到了同步的作用。

3、同步静态方法

对于静态方法，锁的对象不再是类的某个实例，而是类对象（Class）。因为在Java 虚拟机中一个类只能对应一个类对象，所以在同一时刻只允许一个线程执行该类中的静态同步方法。因此它的同步可以认为是全局的。如下面的例子所示：

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 同步测试，提供了用于同步的实例方法
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class Sync {

    //同步静态方法块
    public synchronized static void testSync() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        System.out.println("线程：" + id + "进入同步块");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程：" + id + "退出同步块");
    }
}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**

*

* @author chenfei0801

*

*/

public class SyncTread implements Runnable {

@Override

public void run() {

// Sync.testSync();<br>                 new Sync().testSync();//为了说明同步机制，我们此处先实例化对象。正常调用应该还是按照上行那样处理。

}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            newFixedThreadPool.execute(new SyncTread());
        }
        newFixedThreadPool.shutdown();

    }

}

执行结果：

线程：12进入同步块
线程：12退出同步块
线程：13进入同步块
线程：13退出同步块
线程：11进入同步块
线程：11退出同步块

从执行结果上，可以看到线程是同步访问代码块的。为了说明我们在SyncTread中每次都通过new的方式，实例化了新的对象。虽然在每个线程中，每个Sync对象都不相同，但是由于同步的是静态方法，因此所锁作用在所有Sync对象上。

4、同步方法块

除了将对整个方法加锁进行同步外，Java还支持对方法内部的方法快进行同步，这样做个人觉得有两个好处

1）一个方法可能还含有不需要同步的部分，而且有可能这个不需要同步的代码执行过程很耗时，这样就会影响其他线程执行，严重影响效率。

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 同步测试，提供了用于同步的实例方法
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class Sync {

    public void testSync() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        synchronized (this) {
            System.out.println("线程：" + id + "进入同步块");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程：" + id + "退出同步块");
        }
        try {
            Thread.sleep(10000);//耗时操作，未同步
            System.out.println("线程 "+ id +" 未同步部分");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTread implements Runnable {
    private Sync sync;
    
    public SyncTread(Sync sync) {
        this.sync = sync;
    }
    
    public SyncTread() {
        this.sync = new Sync();//不传参数时每次实例化一个对象
    }

    @Override
    public void run() {
         this.sync.testSync();
    }

}

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Sync sync = new Sync();
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            newFixedThreadPool.execute(new SyncTread(sync));//同一个sync对象
        }
        newFixedThreadPool.shutdown();

    }

}

执行结果：

线程：11进入同步块
线程：11退出同步块
线程：13进入同步块
线程：13退出同步块
线程：12进入同步块
线程：12退出同步块
线程 11 未同步部分
线程 13 未同步部分
线程 12 未同步部分

从执行结果中可以看出，synchronized同步的代码块都是互斥访问的，对于耗时的操作则可以异步执行。提高了效率。注意的是，例子中synchronized后面括号中为this。说明锁是加在当前Sync实例对象上的。如果SyncTread中Sync对象不是同一个，则各个对象之间的代码不会同步。

上面的例子中，锁对象为当前的对象实例（this）。跟我们在“同步实例方法”中遇到一个同样的问题，如果每个线程都是重新实例化了一个对象，那么这些锁都会加在不同的实例对象上，这样此时每个对象之间都是互相独立的，这样就达不到同步的目的了。

修改SyncTest类的代码：

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTest {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            newFixedThreadPool.execute(new SyncTread());//没有传递任何参数
        }
        newFixedThreadPool.shutdown();

    }

}

SyncTread在实例化时如果没有传递参数，则每次都会实例化一个Sync对象。

运行结果如下：

线程：11进入同步块
线程：12进入同步块
线程：13进入同步块
线程：11退出同步块
线程：13退出同步块
线程：12退出同步块
线程 12 未同步部分
线程 13 未同步部分
线程 11 未同步部分

此时该如何处理？我们在“同步静态方法”中提到，静态方法之所以是全局的，是因为锁的对象不再是类的某个实例，而是整个类对象（Class）。因此我们在对方法块处理时，也可以同样的处理。

在上述代码的基础上修改Sync类

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 同步测试，提供了用于同步的实例方法
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class Sync {

    public void testSync() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        synchronized (Sync.class) {//全局锁
            System.out.println("线程：" + id + "进入同步块");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程：" + id + "退出同步块");
        }
        try {
            Thread.sleep(10000);//耗时操作
            System.out.println("线程 "+ id +" 未同步部分");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

执行结果为

线程：11进入同步块
线程：11退出同步块
线程：12进入同步块
线程：12退出同步块
线程：13进入同步块
线程：13退出同步块
线程 11 未同步部分
线程 12 未同步部分
线程 13 未同步部分

从执行结果上可以看出，各个线程虽然都实例化了各自的Sync对象，但是却是在互斥访问Sync中的同步块。

2）同步方法块，除了对可以减少同步区域，还可以减小锁的范围，在对方法进行同步时，同步的对象都是对象的实例或者类对象。如果一个类有多个同步方法，如果当前线程进入了其中一个方法里，这个类的其他方法此时也被锁住了，其他线程无法进入。一般情况下，可能没有问题，但是如果如果这些方法或者部分方法之间其实并没有什么关系，那么互斥访问显然会影响效率，看下面的例子：

package com.bj.chenfeic.concurrency;

/**
 * 同步测试，提供了用于同步的实例方法
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class Sync {

    /** Synchronization monitor for the "active" flag 。仅仅用于同步*/
    private final Object activeMonitor = new Object();

    /** Synchronization monitor for the "refresh" and "destroy"仅仅用于同步 */
    private final Object startupShutdownMonitor = new Object();
    
    
    public void refresh() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            System.out.println("线程：" + id + "进入同步块--refresh()");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程：" + id + "退出同步块-----refresh()");
        }

    }
    

    public void destroy() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
            System.out.println("线程：" + id + "进入同步块--destroy()");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程：" + id + "退出同步块-----destroy()");
        }

    }

    public void active() {
        long id = Thread.currentThread().getId();
        synchronized (this.activeMonitor) {
            System.out.println("线程：" + id + "进入同步块--active()");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程：" + id + "退出同步块-----active()");
        }

    }
    
}

类Sync中有三个同步的方法，分别是refresh，destory，active。其中前两者是用的是同一个对象锁（Sync的startupShutdownMonitor对象），后者是另外的对象锁，现在我们看下测试的类。

package com.bj.chenfeic.concurrency;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 
 * @author chenfei0801
 * 
 */
public class SyncTest {
    
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Sync sync = new Sync();
        SyncTest syncTest = new SyncTest();
        ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        newFixedThreadPool.execute(syncTest.new ActiveThread(sync));
        newFixedThreadPool.execute(syncTest.new RefreshThread(sync));
        newFixedThreadPool.execute(syncTest.new DestoryThread(sync));
        newFixedThreadPool.execute(syncTest.new ActiveThread(sync));
        newFixedThreadPool.shutdown();
    }

    class RefreshThread implements Runnable {

        private Sync sync;

        public RefreshThread(Sync sync) {
            this.sync = sync;
        }

        @Override
        public void run() {
            sync.refresh();
        }

    }

    class DestoryThread implements Runnable {

        private Sync sync;

        public DestoryThread(Sync sync) {
            this.sync = sync;
        }

        @Override
        public void run() {
            sync.destroy();
        }

    }

    class ActiveThread implements Runnable {

        private Sync sync;

        public ActiveThread(Sync sync) {
            this.sync = sync;
        }

        @Override
        public void run() {
            sync.active();
        }

    }

}

在测试类中，有3类线程，分布式调用Sync中的refreash,destory,active。在测试类中，启动了4个线程，我们看一下执行结果

线程：11进入同步块--active()
线程：13进入同步块--destroy()
线程：11退出同步块-----active()
线程：14进入同步块--active()
线程：13退出同步块-----destroy()
线程：12进入同步块--refresh()
线程：14退出同步块-----active()
线程：12退出同步块-----refresh()

从执行结果中，可以看出active之间是同步的，但是与destory、refresh之间却没有同步。线程11在在active方法时，线程13可以执行destory方法。

destory方法和refresh是同步的。

由此可见，通过对方法内部的方法快进行同步，可以灵活的决定同步块的范围和相应的锁对象。

最后，一定要记住synchronized锁住的是括号里的对象，而不是代码(方法或者方法快）

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