java多线程总结-同步之synchronized关键字
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1.为什么要使用synchronized？
在并发编程中存在线程安全问题，主要原因有：
1.存在共享数据
2.多线程共同操作共享数据。关键字synchronized可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某个方法或某个代码块，同时synchronized可以保证一个线程的变化可见（可见性）
2.synchronized锁什么，加锁的目的是什么？
synchronized锁的是对象，锁的的对象可能是this、临界资源对象、class类对象
加锁的目的是保证操作的原子性
3.代码示例
3.1锁this和临界资源对象
本例中：
- testSync1是synchronized代码块，锁的是object，临界资源对象
- testSync2和testSync3都是锁的是当前对象this
/**
* synchronized关键字
* 锁对象。synchronized(this)和synchronized方法都是锁当前对象。
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_01 {
private int count = 0;
private Object object = new Object();
// 1.synchronized代码块，锁的是object，临界资源对象
public void testSync1(){
synchronized(object){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " count = " + count++);
}
}
// 2.synchronized代码块，锁的是当前对象this
public void testSync2(){
synchronized(this){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " count = " + count++);
}
}
// 2.synchronized代码，锁的也是this
public synchronized void testSync3(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " count = " + count++);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
final Test_01 t = new Test_01();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.testSync3();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.testSync3();
}
}).start();
}
}
3.2锁class类对象
/**
* synchronized关键字
* 同步方法 - static
* 静态同步方法，锁的是当前类型的类对象。在本代码中就是Test_02.class
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_02 {
private static int staticCount = 0;
public static synchronized void testSync4(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " staticCount = " + staticCount++);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void testSync5(){
synchronized(Test_02.class){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " staticCount = " + staticCount++);
}
}
}
3.3 什么时候锁临界资源，什么时候锁当前对象？
如果在加锁的时候需要对当前对象的访问限定，建议锁临界资源（即锁一个临界资源），如果对当前锁级别比较高的话，就锁当前对象。建议都以同步代码块的方式进行开发，这样可以避免锁的范围太高
同步方法和非同步方法
提问:同步方法是否影响其他线程调用非同步方法，或调用其他锁资源的同步方法？
代码示例
m1是非同步方法，m2是同步方法，m3同步代码块，锁的临界资源，这段代码的目的是为了证明在调用同步方法m1时，m2,m3是否能够执行
/**
* synchronized关键字
* 同步方法 - 同步方法和非同步方法的调用
* 同步方法只影响锁定同一个锁对象的同步方法。不影响其他线程调用非同步方法，或调用其他锁资源的同步方法。
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
public class Test_04 {
Object o = new Object();
public synchronized void m1(){ // 重量级的访问操作。
System.out.println("public synchronized void m1() start");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("public synchronized void m1() end");
}
public void m3(){
synchronized(o){
System.out.println("public void m3() start");
try {
Thread.sleep(1500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("public void m3() end");
}
}
public void m2(){
System.out.println("public void m2() start");
try {
Thread.sleep(1500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("public void m2() end");
}
public static class MyThread01 implements Runnable{
public MyThread01(int i, Test_04 t){
this.i = i;
this.t = t;
}
int i ;
Test_04 t;
public void run(){
if(i == 0){
t.m1();
}else if (i > 0){
t.m2();
}else {
t.m3();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Test_04 t = new Test_04();
new Thread(new MyThread01(0, t)).start();
new Thread(new MyThread01(1, t)).start();
new Thread(new MyThread01(-1, t)).start();
}
}
执行结果
可以看出，在执行同步方法m1时，m2，m3不受影响，依然可以执行
结论：同步方法只影响锁定同一个锁对象的同步方法。不影响其他线程调用非同步方法，或调用其他锁资源的同步方法。
但有一点需要注意，尽量在商业开发中避免同步方法。使用同步代码块。 细粒度解决同步问题。
3.3 重入锁
这里重入锁分为两类：
- 1.在同步方法里面调用其他同步方法
- 2.子类同步方法覆盖父类同步方法
下面来看第一种：在同步方法里面调用其他同步方法
思考：调用m1()方法，m2()方法是否会执行？
/**
*synchronized关键字
*同步方法 - 调用其他同步方法
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_06 {
synchronized void m1(){ // 锁this
System.out.println("m1 start");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
m2();
System.out.println("m1 end");
}
synchronized void m2(){ // 锁this
System.out.println("m2 start");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("m2 end");
}
public static void main(String[] args) {
new Test_06().m1();
}
}
结果：在m1()方法调用时，m2()方法依然可执行。多次调用同步代码，锁定同一个锁对象，是可重入的
第二种情况：子类同步方法覆盖父类同步方法
思考：子类同步方法m()中,调用父类同步方法m()，是否可重入？
/**
* synchronized关键字
* 同步方法 - 继承
* 子类同步方法覆盖父类同步方法。可以指定调用父类的同步方法。
* 相当于锁的重入。
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_07 {
synchronized void m(){
System.out.println("Super Class m start");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Super Class m end");
}
public static void main(String[] args) {
new Sub_Test_07().m();
}
}
class Sub_Test_07 extends Test_07{
synchronized void m(){
System.out.println("Sub Class m start");
super.m();
System.out.println("Sub Class m end");
}
}
结果：子类同步方法m()中,调用了父类同步方法m()，可以重入
3.4 锁与异常
思考：当同步方法或同步代码块中发生异常，是否会影响其他线程的执行？
下面来看一段代码
/**
* synchronized关键字
* 同步方法 - 锁与异常
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_08 {
int i = 0;
synchronized void m(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - start");
while(true){
i++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + i);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
// 当i==5时会抛出异常
if(i == 5){
i = 1/0;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final Test_08 t = new Test_08();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m();
}
}, "t1").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m();
}
}, "t2").start();
}
}
这段代码中先运行了两个线程t1、t2，当其中一个线程发生异常时，另外一个线程是否能继续执行
结果：当同步方法中发生异常的时候，自动释放锁资源。不会影响其他线程的执行。
思考： 同步业务逻辑中，如果发生异常如何处理？
比如上面会发生异常的代码中，可以这样
if(i == 5){
try {
i = 1/0;
} catch (Exception e) {
i = 0;
}
}
3.5 锁对象变更问题
代码示例：8
思考：当一个线程执行同步方法时，另一个线程修改了锁对象，是否还能执行同步代码块
/**
* synchronized关键字
* 锁对象变更问题
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test_13 {
Object o = new Object();
void m(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");
synchronized (o) {
while(true){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + o);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final Test_13 t = new Test_13();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m();
}
}, "thread1").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m();
}
}, "thread2");
t.o = new Object();
thread2.start();
}
}
结论：可以看出，其他线程依然可以执行同步方法
因为同步代码一旦加锁后，那么会有一个临时的锁引用执行锁对象，和真实的引用无直接关联。在锁未释放之前，修改锁对象引用，不会影响同步代码的执行。
注意：不要使用静态常量作为锁对象
如下代码,因为String常量池的问题，s1,s1是同一个对象，所以m1,m2方法锁的是也同一个对象，m1同步方法被执行后，m2方法不会被执行
/**
* synchronized关键字
* 常量问题
*/
package com.bernardlowe.concurrent.t01;
public class Test_14 {
String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
// String s2 = new String("hello"); // new关键字，一定是在堆中创建一个新的对象。
void m1(){
synchronized (s1) {
System.out.println("m1()");
while(true){
}
}
}
void m2(){
synchronized (s2) {
System.out.println("m2()");
while(true){
}
}
}
public static void main(String[] args) {
final Test_14 t = new Test_14();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m1();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
t.m2();
}
}).start();
}
}
