Java多线程程序中synchronized修饰方法的使用实例

2019-11-26 14:11:06

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供稿：网友

在Java 5以前，是用synchronized关键字来实现锁的功能。

synchronized关键字可以作为方法的修饰符（同步方法），也可作用于函数内的语句（同步代码块）。

掌握synchronized，关键是要掌握把那个东西作为锁。对于类的非静态方法（成员方法）而言，意味着要取得对象实例的锁；对于类的静态方法（类方法）而言，要取得类的Class对象的锁；对于同步代码块，要指定取得的是哪个对象的锁。同步非静态方法可以视为包含整个方法的synchronized(this) { … }代码块。

不管是同步代码块还是同步方法，每次只有一个线程可以进入（在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。），如果其他线程试图进入（不管是同一同步块还是不同的同步块），jvm会将它们挂起（放入到等锁池中）。这种结构在并发理论中称为临界区（critical section）。

在jvm内部，为了提高效率，同时运行的每个线程都会有它正在处理的数据的缓存副本，当我们使用synchronzied进行同步的时候，真正被同步的是在不同线程中表示被锁定对象的内存块（副本数据会保持和主内存的同步，现在知道为什么要用同步这个词汇了吧），简单的说就是在同步块或同步方法执行完后，对被锁定的对象做的任何修改要在释放锁之前写回到主内存中；在进入同步块得到锁之后，被锁定对象的数据是从主内存中读出来的，持有锁的线程的数据副本一定和主内存中的数据视图是同步的。

下面举具体的例子来说明synchronized的各种情况。

synchronized同步方法

首先来看同步方法的例子：

public class SynchronizedTest1 extends Thread {   private synchronized void testSynchronizedMethod()   {     for (int i = 0; i < 10; i++)     {       System.out.println(Thread.currentThread().getName()           + " testSynchronizedMethod:" + i);        try       {         Thread.sleep(100);       }       catch (InterruptedException e)       {         e.printStackTrace();       }     }   }    @Override   public void run()   {     testSynchronizedMethod();   }    public static void main(String[] args)   {          SynchronizedTest1 t = new SynchronizedTest1();     t.start();     t.testSynchronizedMethod();   } }

运行该程序输出结果为：

main testSynchronizedMethod:0 main testSynchronizedMethod:1 main testSynchronizedMethod:2 main testSynchronizedMethod:3 main testSynchronizedMethod:4 main testSynchronizedMethod:5 main testSynchronizedMethod:6 main testSynchronizedMethod:7 main testSynchronizedMethod:8 main testSynchronizedMethod:9 Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9

可以看到testSynchronizedMethod方法在两个线程之间同步执行。

如果此时将main方法修改为如下所示，则两个线程并不能同步执行，因为此时两个线程的同步监视器不是同一个对象，不能起到同步的作用。

public static void main(String[] args)   {     Thread t = new SynchronizedTest1();     t.start();          Thread t1 = new SynchronizedTest1();     t1.start();   }

此时输出结果如下所示：

Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-1 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-1 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-1 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-1 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-1 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-1 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-1 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-1 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-1 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9 Thread-1 testSynchronizedMethod:9

若想修改后的main方法能够在两个线程之间同步运行，需要将testSynchronizedMethod方法声明为静态方法，这样两个线程的监视器是同一个对象（类对象），能够同步执行。修改后的代码如下所示：

public class SynchronizedTest1 extends Thread {   private static synchronized void testSynchronizedMethod()   {     for (int i = 0; i < 10; i++)     {       System.out.println(Thread.currentThread().getName()           + " testSynchronizedMethod:" + i);        try       {         Thread.sleep(100);       }       catch (InterruptedException e)       {         e.printStackTrace();       }     }   }    @Override   public void run()   {     testSynchronizedMethod();   }    public static void main(String[] args)   {     Thread t = new SynchronizedTest1();     t.start();          Thread t1 = new SynchronizedTest1();     t1.start();   } }

输出结果如下：

Thread-0 testSynchronizedMethod:0 Thread-0 testSynchronizedMethod:1 Thread-0 testSynchronizedMethod:2 Thread-0 testSynchronizedMethod:3 Thread-0 testSynchronizedMethod:4 Thread-0 testSynchronizedMethod:5 Thread-0 testSynchronizedMethod:6 Thread-0 testSynchronizedMethod:7 Thread-0 testSynchronizedMethod:8 Thread-0 testSynchronizedMethod:9 Thread-1 testSynchronizedMethod:0 Thread-1 testSynchronizedMethod:1 Thread-1 testSynchronizedMethod:2 Thread-1 testSynchronizedMethod:3 Thread-1 testSynchronizedMethod:4 Thread-1 testSynchronizedMethod:5 Thread-1 testSynchronizedMethod:6 Thread-1 testSynchronizedMethod:7 Thread-1 testSynchronizedMethod:8 Thread-1 testSynchronizedMethod:9

同步块的情况与同步方法类似，只是同步块将同步控制的粒度缩小，这样能够更好的发挥多线程并行执行的效率。
使用this对象控制同一对象实例之间的同步：

public class SynchronizedTest2 extends Thread {   private void testSynchronizedBlock()   {     synchronized (this)     {       for (int i = 0; i < 10; i++)       {         System.out.println(Thread.currentThread().getName()             + " testSynchronizedBlock:" + i);          try         {           Thread.sleep(100);         }         catch (InterruptedException e)         {           e.printStackTrace();         }       }     }   }    @Override   public void run()   {     testSynchronizedBlock();   }    public static void main(String[] args)   {     SynchronizedTest2 t = new SynchronizedTest2();     t.start();      t.testSynchronizedBlock();   } }

输出结果：

main testSynchronizedBlock:0 main testSynchronizedBlock:1 main testSynchronizedBlock:2 main testSynchronizedBlock:3 main testSynchronizedBlock:4 main testSynchronizedBlock:5 main testSynchronizedBlock:6 main testSynchronizedBlock:7 main testSynchronizedBlock:8 main testSynchronizedBlock:9 Thread-0 testSynchronizedBlock:0 Thread-0 testSynchronizedBlock:1 Thread-0 testSynchronizedBlock:2 Thread-0 testSynchronizedBlock:3 Thread-0 testSynchronizedBlock:4 Thread-0 testSynchronizedBlock:5 Thread-0 testSynchronizedBlock:6 Thread-0 testSynchronizedBlock:7 Thread-0 testSynchronizedBlock:8 Thread-0 testSynchronizedBlock:9

使用class对象控制不同实例之间的同步：

public class SynchronizedTest2 extends Thread {   private void testSynchronizedBlock()   {     synchronized (SynchronizedTest2.class)     {       for (int i = 0; i < 10; i++)       {         System.out.println(Thread.currentThread().getName()             + " testSynchronizedBlock:" + i);          try         {           Thread.sleep(100);         }         catch (InterruptedException e)         {           e.printStackTrace();         }       }     }   }    @Override   public void run()   {     testSynchronizedBlock();   }    public static void main(String[] args)   {     Thread t = new SynchronizedTest2();     t.start();      Thread t2 = new SynchronizedTest2();     t2.start();   } }

输出结果：

Thread-0 testSynchronizedBlock:0 Thread-0 testSynchronizedBlock:1 Thread-0 testSynchronizedBlock:2 Thread-0 testSynchronizedBlock:3 Thread-0 testSynchronizedBlock:4 Thread-0 testSynchronizedBlock:5 Thread-0 testSynchronizedBlock:6 Thread-0 testSynchronizedBlock:7 Thread-0 testSynchronizedBlock:8 Thread-0 testSynchronizedBlock:9 Thread-1 testSynchronizedBlock:0 Thread-1 testSynchronizedBlock:1 Thread-1 testSynchronizedBlock:2 Thread-1 testSynchronizedBlock:3 Thread-1 testSynchronizedBlock:4 Thread-1 testSynchronizedBlock:5 Thread-1 testSynchronizedBlock:6 Thread-1 testSynchronizedBlock:7 Thread-1 testSynchronizedBlock:8 Thread-1 testSynchronizedBlock:9

使用synchronized关键字进行同步控制时，一定要把握好对象监视器，只有获得监视器的进程可以运行，其它都需要等待获取监视器。任何一个非null的对象都可以作为对象监视器，当synchronized作用在方法上时，锁住的便是对象实例（this）；当作用在静态方法时锁住的便是对象对应的Class实例

两个线程同时访问一个对象的同步方法
当两个并发线程访问同一个对象的同步方法时，只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个以后才能执行。

public class TwoThread {  public static void main(String[] args) {    final TwoThread twoThread = new TwoThread();    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        twoThread.syncMethod();      }    }, "A");    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        twoThread.syncMethod();      }    }, "B");    t1.start();    t2.start();  }  public synchronized void syncMethod() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }}

输出结果：

A : 0A : 1A : 2A : 3A : 4B : 0B : 1B : 2B : 3B : 4

两个线程访问的是两个对象的同步方法
这种情况下，synchronized不起作用，跟普通的方法一样。因为对应的锁是各自的对象。

public class TwoObject {  public static void main(String[] args) {    final TwoObject object1 = new TwoObject();    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        object1.syncMethod();      }    }, "Object1");    t1.start();    final TwoObject object2 = new TwoObject();    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        object2.syncMethod();      }    }, "Object2");    t2.start();  }  public synchronized void syncMethod() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }}

其中一种可能的输出结果：

Object2 : 0Object1 : 0Object1 : 1Object2 : 1Object2 : 2Object1 : 2Object2 : 3Object1 : 3Object1 : 4Object2 : 4

两个线程访问的是synchronized的静态方法
这种情况，由于锁住的是Class，在任何时候，该静态方法只有一个线程可以执行。

同时访问同步方法与非同步方法
当一个线程访问对象的一个同步方法时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非同步方法。

public class SyncAndNoSync {  public static void main(String[] args) {    final SyncAndNoSync syncAndNoSync = new SyncAndNoSync();    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        syncAndNoSync.syncMethod();      }    }, "A");    t1.start();    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        syncAndNoSync.noSyncMethod();      }    }, "B");    t2.start();  }  public synchronized void syncMethod() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod(): " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }  public void noSyncMethod() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at noSyncMethod(): " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }}

一种可能的输出结果：

B at noSyncMethod(): 0A at syncMethod(): 0B at noSyncMethod(): 1A at syncMethod(): 1B at noSyncMethod(): 2A at syncMethod(): 2B at noSyncMethod(): 3A at syncMethod(): 3A at syncMethod(): 4B at noSyncMethod(): 4

访问同一个对象的不同同步方法
当一个线程访问一个对象的同步方法A时，其他线程对该对象中所有其它同步方法的访问将被阻塞。因为第一个线程已经获得了对象锁，其他线程得不到锁，则虽然是访问不同的方法，但是没有获得锁，也无法访问。

public class TwoSyncMethod {  public static void main(String[] args) {    final TwoSyncMethod twoSyncMethod = new TwoSyncMethod();    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        twoSyncMethod.syncMethod1();      }    }, "A");    t1.start();    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {      public void run() {        twoSyncMethod.syncMethod2();      }    }, "B");    t2.start();  }  public synchronized void syncMethod1() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod1(): " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }  public synchronized void syncMethod2() {    for (int i = 0; i < 5; i++) {      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " at syncMethod2(): " + i);      try {        Thread.sleep(500);      } catch (InterruptedException ie) {      }    }  }}

输出结果：

A at syncMethod1(): 0A at syncMethod1(): 1A at syncMethod1(): 2A at syncMethod1(): 3A at syncMethod1(): 4B at syncMethod2(): 0B at syncMethod2(): 1B at syncMethod2(): 2B at syncMethod2(): 3B at syncMethod2(): 4

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