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，只是作用范圍不一樣，修飾代碼塊是大括號括起來的范圍，而修飾方法范圍是整個函數。

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關鍵字才可以。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();   }
} 

1. 在定義接口方法時不能使用synchronized關鍵字。
2. 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

 

 

 

當兩個並發線程(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后才能執行該代碼塊。Thread1和thread2是互斥的，因為在執行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

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

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改為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();
        }
    }
}

在AccountOperator 類中的run方法里，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為鎖時，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為鎖，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() {
 
   }
}

本例中去掉注釋中的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並發執行時卻保持了線程同步。這是因為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

Synchronized還可作用於一個類，用法如下：

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為代價的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。