Java 多執行緒併發程式設計之 Synchronized 關鍵字
synchronized 關鍵字解析
同步鎖依賴於物件,每個物件都有一個同步鎖。
現有一成員變數 Test,當執行緒 A 呼叫 Test 的 synchronized 方法,執行緒 A 獲得 Test 的同步鎖,同時,執行緒 B 也去呼叫 Test 的 synchronized 方法,此時執行緒 B 無法獲得 Test 的同步鎖,必須等待執行緒 A 釋放 Test 的同步鎖才能獲得從而執行對應方法的程式碼。
綜上,正確使用 synchronized 關鍵字可確保原子性。
synchronized 關鍵字的特性應用
特性 1:
當執行緒 A 呼叫某物件
的synchronized 方法
或者 synchronized 程式碼塊
時,若同步鎖未釋放,其他執行緒呼叫同一物件
的synchronized 方法
或者 synchronized 程式碼塊
時將被阻塞,直至執行緒 A 釋放該物件
的同步鎖。
DEMO1,synchronized 方法:
public class Test { private static class Counter { public synchronized void count() { for (int i = 0; i < 6; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", i = " + i); } } } private static class MyThread extends Thread { private Counter mCounter; public MyThread(Counter counter) { mCounter = counter; } @Override public void run() { super.run(); mCounter.count(); } } public static void main(String[] var0) { Counter counter = new Counter(); // 注:myThread1 和 myThread2 是呼叫同一個物件 counter MyThread myThread1 = new MyThread(counter); MyThread myThread2 = new MyThread(counter); myThread1.start(); myThread2.start(); } }
DEMO1 輸出:
Thread-0, i = 0 Thread-0, i = 1 Thread-0, i = 2 Thread-0, i = 3 Thread-0, i = 4 Thread-0, i = 5 Thread-1, i = 0 Thread-1, i = 1 Thread-1, i = 2 Thread-1, i = 3 Thread-1, i = 4 Thread-1, i = 5
DEMO2,synchronized 程式碼塊:
public class Test { private static class Counter { public void count() { synchronized (this) { for (int i = 0; i < 6; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", i = " + i); } } } } private static class MyThread extends Thread { private Counter mCounter; public MyThread(Counter counter) { mCounter = counter; } @Override public void run() { super.run(); mCounter.count(); } } public static void main(String[] var0) { Counter counter = new Counter(); MyThread myThread1 = new MyThread(counter); MyThread myThread2 = new MyThread(counter); myThread1.start(); myThread2.start(); } }
DEMO2 輸出:
Thread-0, i = 0 Thread-0, i = 1 Thread-0, i = 2 Thread-0, i = 3 Thread-0, i = 4 Thread-0, i = 5 Thread-1, i = 0 Thread-1, i = 1 Thread-1, i = 2 Thread-1, i = 3 Thread-1, i = 4 Thread-1, i = 5
可見,當同步鎖未釋放時,其他執行緒將被阻塞,直至獲得同步鎖。
而且 DEMO1 和 DEMO2 的輸出結果是一樣的,synchronized 方法
和 synchronized 程式碼塊
的不同之處在於 synchronized 方法
作用域較大,作用於整個方法,而 synchronized 程式碼塊
可控制具體的作用域,更精準控制提高效率。(畢竟阻塞的都是時間啊)
DEMO3,僅修改 main 方法:
public static void main(String[] var0) { // 注意:myThread1 和 myThread2 傳入的 Counter 是兩個不同的物件 MyThread myThread1 = new MyThread(new Counter()); MyThread myThread2 = new MyThread(new Counter()); myThread1.start(); myThread2.start(); }
DEMO3 輸出:
Thread-0, i = 0 Thread-1, i = 0 Thread-0, i = 1 Thread-1, i = 1 Thread-1, i = 2 Thread-1, i = 3 Thread-0, i = 2 Thread-1, i = 4 Thread-0, i = 3 Thread-1, i = 5 Thread-0, i = 4 Thread-0, i = 5
同步鎖基於物件,只要鎖的來源一致,即可達到同步的作用。所以,但物件不一樣,則不能達到同步效果。
特性 2:
當執行緒 A 呼叫某物件
的synchronized 方法
或者 synchronized 程式碼塊
時,若同步鎖未釋放,其他執行緒呼叫同一物件
的其他
synchronized 方法
或者 synchronized 程式碼塊
時將被阻塞,直至執行緒 A 釋放該物件
的同步鎖。(注意:重點是其他
)
DEMO4,僅修改 doOtherThings 方法的修飾:
public class Test { private static class Counter { public synchronized void count() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake"); } public synchronized void doOtherThings(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); } } public static void main(String[] var0) { final Counter counter = new Counter(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { counter.count(); } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { counter.doOtherThings(); } }).start(); } }
DEMO4 輸出:
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
可見,synchronized 獲得的同步鎖並非僅僅鎖住程式碼,而是鎖住整個物件。
此時應提及 happens-before 原則
,正因 happens-before 原則的存在才有此現象的發生。
happens-before 原則的其中一條:
管理鎖定原則:一個 unLock 操作先行發生於後面對同一個鎖的 lock 操作。
(此處暫不作過多解釋,解釋起來能再寫一篇文章了)
DEMO5,僅修改 doOtherThings 方法:
public void doOtherThings(){ synchronized (this){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); } }
DEMO5 輸出:
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
DEMO4 和 DEMO5 的輸出結果竟然一致!沒錯,因為他們的同步鎖來源一致(都是本例項自己),所以可以達到同步效果。
// 這兩個 synchronized 鎖的是同一個物件 public synchronized void count(){}; public void doOtherThings(){ synchronized (this){} }
DEMO6,去掉 doOtherThings 方法的同步關鍵字:
public void doOtherThings(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); }
DEMO6 輸出:
Thread-0 sleep Thread-1 doOtherThings Thread-0 awake
當執行緒 A 呼叫某物件
的synchronized 方法
或者 synchronized 程式碼塊
時,無論同步鎖是否釋放,其他執行緒呼叫同一物件
的其他
非 synchronized 方法
或者 非 synchronized 程式碼塊
時可立即呼叫。
例項鎖和全域性鎖
以上 DEMO 實現的都是例項鎖。鎖住(作用域)的是具體某一物件例項。
什麼是全域性鎖?
鎖住整個 Class,而非某個物件或例項。
注:單例型的例項鎖不屬於全域性鎖。
全域性鎖的實現:
靜態 synchronized 方法
DEMO7:
public class Test { private static class Counter { public static synchronized void count() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake"); } public static synchronized void doOtherThings(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); } } public static void main(String[] var0) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Counter.count(); } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Counter.doOtherThings(); } }).start(); } }
DEMO7 輸出:
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
static 宣告的方法為全域性方法,與物件例項化無關,所以 static synchronized 方法為全域性同步方法,與物件例項化無關。
synchronized 具體 Class 的程式碼塊
DEMO8:
public class Test { private static class Counter { public static synchronized void count() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake"); } public void doOtherThings(){ synchronized (Counter.class){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); } } } public static void main(String[] var0) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Counter.count(); } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Counter counter = new Counter(); counter.doOtherThings(); } }).start(); } }
DEMO8 輸出:
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
synchronized (Counter.class) 獲得的同步鎖是全域性的,static synchronized 獲得的同步鎖也是全域性的,同一個鎖,所以達到同步效果。
區分 synchronized (this) 與 synchronized (Class.class)
DEMO9:
public class Test { private static class Counter { public void count() { synchronized (this){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake"); } } public void doOtherThings(){ synchronized (Counter.class){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings"); } } } public static void main(String[] var0) { final Counter counter = new Counter(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { counter.count(); } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { counter.doOtherThings(); } }).start(); } }
DEMO9 輸出:
Thread-0 sleep Thread-1 doOtherThings Thread-0 awake
synchronized (this) 獲得的是具體物件例項 counter 的鎖,而 synchronized (Counter.class) 獲得的是全域性鎖,兩把不同的鎖,所以不能達到同步效果。
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