轉載於：源碼筆記
1 前言
本文主要通過簡單的demo來闡述synchronized鎖的各種用法以及使用synchronized鎖的相關注意事項，記錄下來同時也方便自己記憶。
synchronized鎖是jvm內置的鎖，不同於ReentrantLock鎖。synchronized關鍵字可以修飾方法，也可以修飾代碼塊。synchronized關鍵字修飾方法時可以修飾靜態方法，也可以修飾非靜態方法；同樣，synchronized關鍵字修飾代碼塊時可以修飾對象，也可以修飾類。當然，synchronized修飾靜態方法/類和非靜態方法/對象時的作用范圍是不同的。下面通過各種demo來詳解synchronized的各種用法及注意事項。
2 synchronized類鎖
這里所說的synchronized類鎖的作用范圍是類級別的，不會因為同一個類的不同對象執行而失效。
2.1 synchronized修飾同一個類的兩個靜態方法時互斥
public class SynchronizeAndClassLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一個ClassLock對象
new ClassLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一個ClassLock對象
new ClassLock().test2();
}).start();
}
}
class ClassLock {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
// 【注意】public static void test2(){ 不會互斥，因為此時test2沒有使用類鎖。
public synchronized static void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運行結果：
【結論】兩個線程分別同時執行同一個類產生的不同對象的兩個不同 synchronized static方法，類鎖生效，雖然是不同對象，因為兩個線程使用的是同一個類鎖。反過來，假如test2方法沒有synchronized修飾的話，只有test1方法有被synchronized修飾，此時兩個方法也不會互斥，一個有鎖，一個沒有鎖，自然不會互斥。
2.2 synchronized分別修飾同一個類的靜態方法和當前類時互斥
public class SynchronizeAndClassLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一個ClassLock2對象
new ClassLock2().test1();
// ClassLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一個ClassLock2對象
new ClassLock2().test2();
// ClassLock2.test2();
}).start();
}
}
class ClassLock2 {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public static void test2(){
// 【注意】synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class)不會互斥
synchronized (ClassLock2.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運行結果：
【結論】兩個線程同時分別執行一個被synchronized修飾static方法，一個有synchnized(該類)代碼塊的static方法，鎖生效，雖然是不同對象，因為兩個線程使用的同一個類鎖。反過來，如果是修飾的不同類，因為類鎖不同，肯定不會互斥，比如將test2方法的synchronized (ClassLock2.class)這句代碼改成synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class),此時不會互斥。
2.3 synchronized分別修飾同一個靜態對象時互斥
public class SynchronizeAndClassLock10 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
new RunObject1().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new RunObject2().test2();
}).start();
}
}
class RunObject1 {
public static void test1(){
// 【1】synchronized (StaticLock2.staticLock1) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class RunObject2 {
public static void test2() {
// 【2】synchronized (StaticLock2.staticLock2) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class StaticLock2 {
public static Object staticLock = new Object();
}
運行結果：
【結論】synchronized分別修飾同一個類的靜態對象時互斥,反過來，如果是修飾不同的靜態對象，肯定不會互斥，比如將上面代碼中標【1】和【2】的synchronized代碼結合使用。
3 synchronized對象鎖
這里說的synchronized對象鎖的作用范圍是對象級別的即僅僅作用於同一個對象，如果是同一個類的兩個不同的對象是不會互斥的，即沒有效果的。
3.1 synchronized修飾同一個類對象的兩個非靜態方法時互斥
public class SynchronizeAndObjectLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】當且僅當是同一個SynchronizeAndObjectLock2對象
SynchronizeAndObjectLock2 synchronizeAndObjectLock2 = new SynchronizeAndObjectLock2();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運行結果：
【結論】兩個線程同時執行被synchronized修飾的相同對象的不同（相同）方法，鎖生效，因為兩個線程使用的是相同的對象鎖
3.2 synchronized分別修飾同一個類對象的非靜態方法和當前對象時互斥
public class SynchronizeAndObjectLock3 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】當且僅當是同一個SynchronizeAndObjectLock3對象
SynchronizeAndObjectLock3 synchronizeAndObjectLock3 = new SynchronizeAndObjectLock3();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運行結果：
【結論】snchronized修飾非靜態方法與synchronized(this)互斥，可見，snchronized修飾非靜態方法實質鎖的是當前對象。
3.3 synchronized修飾不同對象的兩個非靜態方法時不會互斥
public class SynchronizeAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// 這里new 了一個SynchronizeAndObjectLock對象
new SynchronizeAndObjectLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// 這里new 了另一個SynchronizeAndObjectLock對象
new SynchronizeAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運行結果：
【結論】兩個線程同時執行被synchronized修飾的不同對象的不同（相同）方法，鎖未生效，因為兩個線程使用的是不同的對象鎖。
3.4 synchronized代碼塊修飾同一個對象時互斥
public class SynchronizeAndObjectLock5 {
private Object objectLock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndObjectLock5 synchronizeAndObjectLock5 = new SynchronizeAndObjectLock5();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運行結果：
【結論】synchronized代碼塊修飾同一個對象時互斥，若synchronized代碼塊修飾的是不同對象，那么不會互斥。
4 synchronized修飾當前類和當前對象時不會互斥
public class ClassAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
ClassAndObjectLock.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new ClassAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public static void test1(){
synchronized (ClassAndObjectLock.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized (this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運行結果：
【結論】可見，類鎖和對象鎖是相互獨立的，互不相斥。
5 synchronized鎖注意事項
5.1 synchronized鎖不能被中斷
為了模擬synchronized鎖不可中斷，下面先讓兩個線程進入死鎖，然后再用main線程去中斷其中一個線程，看被中斷的線程能否釋放鎖並被喚醒。
public class DeadLockCannotInterruptDemo {
private static Object lock1 = new Object();
private static Object lock2 = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println("main thread begin to interrupt " + threadA.getName() + " and " + threadA.getName() + " will release lock1...");
threadA.interrupt();
}
}
運行結果：
【結論】如上圖，main線程中斷Thread-0后，Thread-0並不會釋放鎖並醒過來。同樣的，ReentrantLock的tryLock或lockInterruptibly是可以被中斷的。
5.2 synchronized鎖可重入
5.2.1 不同方法，synchronized是可重入的
public class SynchronizeAndReentrant {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called...");
test2();
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(" test2 method is called...");
}
}
運行結果：
5.2.2 相同方法，synchronized是可重入的
public class SynchronizeAndReentrant2 {
int i = 1;
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant2 synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant2();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called " + i++ + "st time..." );
while(i < 5) {
test1();
}
}
}
運行結果：
5.3 synchronized鎖不帶超時功能
synchronized鎖不帶超時功能,而ReentrantLock的tryLock是具備帶超時功能的，在指定時間沒獲取到鎖，該線程會蘇醒，有助於預防死鎖的產生。
5.4 喚醒/等待需要synchronized鎖
public class NotifyNeedSynchronized {
public static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 拋出IllegalMonitorStateException
//lock.notify();
lock.wait();
}
}
運行結果：
【結論】使用Object的notify和wait等方法時，必須要使用synchronized鎖，否則會拋出IllegalMonitorStateException。
5.5 使用synchronized鎖時盡量縮小范圍以保證性能
使用synchronized鎖時，為了盡可能提高性能，我們應該盡量縮小鎖的范圍。能不鎖方法就不鎖方法，推薦盡量使用synchronized代碼塊來降低鎖的范圍。以下面的一段netty源碼為例：
// ServerBootstrap.java
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value) {
if (childOption == null) {
throw new NullPointerException("childOption");
}
if (value == null) {
synchronized (childOptions) {
childOptions.remove(childOption);
}
} else {
synchronized (childOptions) {
childOptions.put(childOption, value);
}
}
return this;
}
可見，找到並發訪問代碼的臨界區，並不用synchronized鎖全部代碼，盡量避免使用synchronized來修飾方法。
6 總結
本文對synchronized的各種用法及注意事項通過demo簡單梳理了下，后面有時間會探討下synchronized的原理。
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