Java中Synchronized的用法
转自：https://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46613015
《编程思想之多线程与多进程(1)——以操作系统的角度述说线程与进程》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现，这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下Java线程同步中的一个重要的概念synchronized.
在Java中，synchronized关键字是用来控制线程同步的，就是在多线程的环境下，控制synchronized代码段不被多个线程同时执行。
synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。
修饰一个代码块
1.一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。我们看下面一个例子：
【Demo1】：synchronized的用法
1 /** 2 * 同步线程 3 */ 4 class SyncThread implements Runnable { 5 private static int count; 6 7 public SyncThread() { 8 count = 0; 9 } 10 11 public void run() { 12 synchronized(this) { 13 for (int i = 0; i < 5; i++) { 14 try { 15 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); 16 Thread.sleep(100); 17 } catch (InterruptedException e) { 18 e.printStackTrace(); 19 } 20 } 21 } 22 } 23 24 public int getCount() { 25 return count; 26 } 27 }
SyncThread的调用：
1 SyncThread syncThread = new SyncThread(); 2 Thread thread1 = new Thread(syncThread, "SyncThread1"); 3 Thread thread2 = new Thread(syncThread, "SyncThread2"); 4 thread1.start(); 5 thread2.start();
结果如下：
SyncThread1:0 SyncThread1:1 SyncThread1:2 SyncThread1:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread2:7 SyncThread2:8 SyncThread2:9
当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象。
我们再把SyncThread的调用稍微改一下：
1 Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread1"); 2 Thread thread2 = new Thread(new SyncThread(), "SyncThread2"); 3 thread1.start(); 4 thread2.start();
结果如下：
SyncThread1:0 SyncThread2:1 SyncThread1:2 SyncThread2:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread1:7 SyncThread1:8 SyncThread2:9
不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗？为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，而上面的代码等同于下面这段代码：
1 SyncThread syncThread1 = new SyncThread(); 2 SyncThread syncThread2 = new SyncThread(); 3 Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1"); 4 Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2"); 5 thread1.start(); 6 thread2.start();
这时创建了两个SyncThread的对象syncThread1和syncThread2，线程thread1执行的是syncThread1对象中的synchronized代码(run)，而线程thread2执行的是syncThread2对象中的synchronized代码(run)；我们知道synchronized锁定的是对象，这时会有两把锁分别锁定syncThread1对象和syncThread2对象，而这两把锁是互不干扰的，不形成互斥，所以两个线程可以同时执行。
2.当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。
【Demo2】：多个线程访问synchronized和非synchronized代码块
1 class Counter implements Runnable { 2 private int count; 3 4 public Counter() { 5 count = 0; 6 } 7 8 public void countAdd() { 9 synchronized(this) { 10 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 11 try { 12 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); 13 Thread.sleep(100); 14 } catch (InterruptedException e) { 15 e.printStackTrace(); 16 } 17 } 18 } 19 } 20 21 //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized 22 public void printCount() { 23 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 24 try { 25 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count); 26 Thread.sleep(100); 27 } catch (InterruptedException e) { 28 e.printStackTrace(); 29 } 30 } 31 } 32 33 public void run() { 34 String threadName = Thread.currentThread().getName(); 35 if (threadName.equals("A")) { 36 countAdd(); 37 } else if (threadName.equals("B")) { 38 printCount(); 39 } 40 } 41 }
调用代码:
1 Counter counter = new Counter(); 2 Thread thread1 = new Thread(counter, "A"); 3 Thread thread2 = new Thread(counter, "B"); 4 thread1.start(); 5 thread2.start();
结果如下：
A:0 B count:1 A:1 B count:2 A:2 B count:3 A:3 B count:4 A:4 B count:5
上面代码中countAdd是一个synchronized的，printCount是非synchronized的。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时，别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。
指定要给某个对象加锁
【Demo3】:指定要给某个对象加锁
1 /** 2 * 银行账户类 3 */ 4 class Account { 5 String name; 6 float amount; 7 8 public Account(String name, float amount) { 9 this.name = name; 10 this.amount = amount; 11 } 12 //存钱 13 public void deposit(float amt) { 14 amount += amt; 15 try { 16 Thread.sleep(100); 17 } catch (InterruptedException e) { 18 e.printStackTrace(); 19 } 20 } 21 //取钱 22 public void withdraw(float amt) { 23 amount -= amt; 24 try { 25 Thread.sleep(100); 26 } catch (InterruptedException e) { 27 e.printStackTrace(); 28 } 29 } 30 31 public float getBalance() { 32 return amount; 33 } 34 } 35 36 /** 37 * 账户操作类 38 */ 39 class AccountOperator implements Runnable { 40 private Account account; 41 public AccountOperator(Account account) { 42 this.account = account; 43 } 44 45 public void run() { 46 synchronized (account) { 47 account.deposit(500); 48 account.withdraw(500); 49 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance()); 50 } 51 } 52 }
调用代码:
1 Account account = new Account("zhang san", 10000.0f); 2 AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account); 3 4 final int THREAD_NUM = 5; 5 Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM]; 6 for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) { 7 threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i); 8 threads[i].start(); 9 }
结果如下：
Thread3:10000.0 Thread2:10000.0 Thread1:10000.0 Thread4:10000.0 Thread0:10000.0
在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。
1 public void method3(SomeObject obj) { 2 //obj 锁定的对象 3 synchronized(obj) { 4 // todo 5 } 6 }
当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：
1 class Test implements Runnable { 2 private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量 3 public void method() { 4 synchronized(lock) { 5 // todo 同步代码块 6 } 7 } 8 9 public void run() { 10 11 } 12 }
说明：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。
修饰一个方法
Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized，public synchronized void method(){//todo}; synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是作用范围不一样，修饰代码块是大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数。如将【Demo1】中的run方法改成如下的方式，实现的效果一样。
*【Demo4】：synchronized修饰一个方法
1 public synchronized void run() { 2 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 3 try { 4 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); 5 Thread.sleep(100); 6 } catch (InterruptedException e) { 7 e.printStackTrace(); 8 } 9 } 10 }
Synchronized作用于整个方法的写法。
写法一：
1 public synchronized void method() { 2 // todo 3 }
写法二：
1 public void method() { 2 synchronized(this) { 3 // todo 4 } 5 }
写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。
在用synchronized修饰方法时要注意以下几点：
1. synchronized关键字不能继承。
虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下：
在子类方法中加上synchronized关键字
1 class Parent { 2 public synchronized void method() { } 3 } 4 class Child extends Parent { 5 public synchronized void method() { } 6 }
在子类方法中调用父类的同步方法
1 class Parent { 2 public synchronized void method() { } 3 } 4 class Child extends Parent { 5 public void method() { 6 super.method(); 7 } 8 }
2.在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
3.构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。
修饰一个静态的方法
Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：
1 public synchronized static void method() { 2 // todo 3 }
我们知道静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。我们对Demo1进行一些修改如下：
【Demo5】：synchronized修饰静态方法
1 /** 2 * 同步线程 3 */ 4 class SyncThread implements Runnable { 5 private static int count; 6 7 public SyncThread() { 8 count = 0; 9 } 10 11 public synchronized static void method() { 12 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 13 try { 14 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); 15 Thread.sleep(100); 16 } catch (InterruptedException e) { 17 e.printStackTrace(); 18 } 19 } 20 } 21 22 public synchronized void run() { 23 method(); 24 } 25 }
调用代码:
1 SyncThread syncThread1 = new SyncThread(); 2 SyncThread syncThread2 = new SyncThread(); 3 Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1"); 4 Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2"); 5 thread1.start(); 6 thread2.start();
结果如下：
SyncThread1:0 SyncThread1:1 SyncThread1:2 SyncThread1:3 SyncThread1:4 SyncThread2:5 SyncThread2:6 SyncThread2:7 SyncThread2:8 SyncThread2:9
syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。这与Demo1是不同的。
修饰一个类
Synchronized还可作用于一个类，用法如下：
1 class ClassName { 2 public void method() { 3 synchronized(ClassName.class) { 4 // todo 5 } 6 } 7 }
我们把Demo5再作一些修改。
【Demo6】:修饰一个类
1 /** 2 * 同步线程 3 */ 4 class SyncThread implements Runnable { 5 private static int count; 6 7 public SyncThread() { 8 count = 0; 9 } 10 11 public static void method() { 12 synchronized(SyncThread.class) { 13 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 14 try { 15 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); 16 Thread.sleep(100); 17 } catch (InterruptedException e) { 18 e.printStackTrace(); 19 } 20 } 21 } 22 } 23 24 public synchronized void run() { 25 method(); 26 } 27 }
其效果和【Demo5】是一样的，synchronized作用于一个类T时，是给这个类T加锁，T的所有对象用的是同一把锁。
总结：
A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。
B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
C. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。
参考资料：
http://blog.csdn.net/chenguang79/article/details/677720
http://developer.51cto.com/art/200906/132354.htm
