Java 中的 synchronized 关键字可以在多线程环境下用来作为线程安全的同步锁。本文主要对 synchronized 的作用,以及其有效范围进行讨论。
Java中的对象锁和类锁:java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的,但是,两个锁实际是有很大的区别的,对象锁是用于对象实例方法,或者一个对象实例上的,类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道,类的对象实例可以有很多个,但是每个类只有一个class对象,所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的,但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是,其实类锁只是一个概念上的东西,并不是真实存在的,它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的。

synchronized 关键字主要有以下几种用法:
- 非静态方法的同步;
- 静态方法的同步;
- 代码块。

下面分对象锁和类锁来分别说明 synchronized 用法:

对象锁

非静态方法使用 synchronized 修饰的写法,修饰实例方法时,锁定的是当前对象:

    public synchronized void test(){
        // TODO
    }

代码块使用 synchronized 修饰的写法,使用代码块,如果传入的参数是 this,那么锁定的也是当前的对象:

    public void test(){
        synchronized (this) {
            // TODO
        }
    }

下面通过例子来说明对象锁:
定义一个类,方法如下,将 count 自减,从 5 到 0:

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用方法如下:

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

两个线程 thread1 和 thread2,同时访问对象的方法,由于该方法是 synchronized 关键字修饰的,那么这两个线程都需要获得该对象锁,一个获得后另一个线程必须等待。所以我们可以猜测运行结果应该是,一个线程执行完毕后,另一个线程才开始执行,运行例子,输出打印结果如下:

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

(另:thread1 和 thread2 谁先执行并不一定)
本例对于对象锁进行了基础的解释。但是对象锁的范围是怎样的,对象的某个同步方法被一个线程访问后,其他线程能不能访问该对象的其他同步方法,以及是否可以访问对象的其他非同步方法呢,下面对两种进行验证:

对两个同步方法两个线程的验证:
修改类如下,加入 minus2() 方法,和 minus() 方法一样:

package com.test.run;

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public synchronized void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用如下,两个线程访问不同的方法:

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }

}

输出结果如下:

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

可以看到,某个线程得到了对象锁之后,该对象的其他同步方法是锁定的,其他线程是无法访问的。
下面看是否能访问非同步方法:
修改类代码如下,将 minus2() 的 synchronized 修饰去掉,代码如下:

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用的类不变,如下:

public class Run2 {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

执行结果如下:

Thread-1 - 4
Thread-0 - 4
Thread-1 - 3
Thread-0 - 3
Thread-1 - 2
Thread-0 - 2
Thread-1 - 1
Thread-0 - 1
Thread-1 - 0
Thread-0 - 0

可以看到,结果是交替的,说明线程是交替执行的,说明如果某个线程得到了对象锁,但是另一个线程还是可以访问没有进行同步的方法或者代码。进行了同步的方法(加锁方法)和没有进行同步的方法(普通方法)是互不影响的,一个线程进入了同步方法,得到了对象锁,其他线程还是可以访问那些没有同步的方法(普通方法)。当获取到与对象关联的内置锁时,并不能阻止其他线程访问该对象,当某个线程获得对象的锁之后,只能阻止其他线程获得同一个锁。

类锁

类锁需要 synchronized 来修饰静态 static 方法,写法如下:

    public static synchronized void test(){
        // TODO
    }

或者使用代码块,需引用当前的类:

    public static void test(){
        synchronized (TestSynchronized.class) {
            // TODO
        }
    }

举例说明类锁的作用:

public class TestSynchronized {

    public static synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用类如下:

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

输出结果如下:

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

可以看到,类锁和对象锁其实是一样的,由于静态方法是类所有对象共用的,所以进行同步后,该静态方法的锁也是所有对象唯一的。每次只能有一个线程来访问对象的该非静态同步方法。
类锁的作用和对象锁类似,但是作用范围是否和对象锁一致呢,下面看对象锁和类锁是否等同:
修改类,两个同步方法,其中一个是静态的:

public class TestSynchronized {

    public static synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public synchronized void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用类如下,静态方法直接用类调用,实例方法由对象来调用:

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

运行结果:

Thread-1 - 4
Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-1 - 3
Thread-0 - 2
Thread-1 - 2
Thread-0 - 1
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0
Thread-0 - 0

可以看到两个线程是交替进行的,也就是说类锁和对象锁是不一样的锁,是互相独立的。

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