Java 多线程之synchronized关键字详解

      多线程的同步机制对资源进行加锁，使得在同一个时间，只有一个线程可以进行操作，同步用以解决多个线程同时访问时可能出现的问题。同步机制可以使用synchronized关键字实现。当synchronized关键字修饰一个方法时，这个方法叫做同步方法。当这个方法执行完或者发生异常时，会自动释放这个锁。

1，下面来看一下两个线程在执行同一个方法的例子。

package com.example;/** * Created by 晁东洋 on 2017/5/27. */public class MyThreadClass {    public static void main(String args[]){        Example example = new Example();        Thread thread = new ThreadTest1(example);        Example examplenew = new Example();        Thread thread1 = new ThreadTest2(examplenew);        thread.start();        thread1.start();    }}class Exampletest {    private Object object = new Object();    private Object objectt = new Object();    public void execute()    {        synchronized (object)        {            for (int i = 0; i < 20; ++i)            {                try                {                    Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);                }                catch (InterruptedException e)                {                    e.printStackTrace();                }                System.out.println("Hello: " + i);            }        }    }    public void execute2()    {        synchronized (objectt)        {            for (int i = 0; i < 20; ++i)            {                try                {                    Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);                }                catch (InterruptedException e)                {                    e.printStackTrace();                }                System.out.println("World: " + i);            }        }    }}class ThreadTest1 extends Thread {    private Example example;    public ThreadTest1(Example example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.execute();    }}class ThreadTest2 extends Thread {    private Example example;    public ThreadTest2(Example example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.execute();    }}

这个方法加了synchronized关键字，即使是两个线程访问的是不同的对象。直接结果也是先执行一个线程之后，下一个线程才能执行。是否在execute()方法前加上synchronized关键字，这个例子程序的执行结果会有很大的不同。如果不加synchronized关键字，则两个线程同时执行execute()方法，输出是两组并发的。如果加上synchronized关键字，则会先输出一组0到9，然后再输出下一组，说明两个线程是顺次执行的。

2.多个方法的多线程情况

package com.example;public class MyClass {    public static void main(String args[]){        Example example = new Example();        Thread thread1 = new ThreadTest(example);        Thread thread2 = new Thread2(example);        thread1.start();        thread2.start();    }}//测试执行的方法class Example{    public synchronized void execute(){        for (int i =0;i<10;i++){            try {                Thread.sleep(500);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("Hello:" + i);        }    }    public synchronized void execute2()    {        for (int i = 0; i < 20; ++i)        {            try            {                Thread.sleep(500);            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("World: " + i);        }    }}//启动一个新的线程class ThreadTest extends Thread{    private Example mExample;    public ThreadTest(Example example) {        mExample = example;    }    @Override    public void run() {        mExample.execute();    }}class Thread2 extends Thread{    private Example example;    public Thread2(Example example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.execute2();    }}

如例子程序中所写，即便是两个方法：执行结果永远是执行完一个线程的输出再执行另一个线程的。如果一个对象有多个synchronized方法，某一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的。当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。Java中的每个对象都有一个锁（lock），或者叫做监视器（monitor），当一个线程访问某个对象的synchronized方法时，将该对象上锁，其他任何线程都无法再去访问该对象的synchronized方法了（这里是指所有的同步方法，而不仅仅是同一个方法），直到之前的那个线程执行方法完毕后（或者是抛出了异常），才将该对象的锁释放掉，其他线程才有可能再去访问该对象的synchronized方法。注意这时候是给对象上锁，如果是不同的对象，则各个对象之间没有限制关系。尝试在代码中构造第二个线程对象时传入一个新的Example对象，则两个线程的执行之间没有什么制约关系。

3.考虑静态的同步方法

当一个synchronized关键字修饰的方法同时又被static修饰，之前说过，非静态的同步方法会将对象上锁，但是静态方法不属于对象，而是属于类，它会将这个方法所在的类的Class对象上锁。一个类不管生成多少个对象，它们所对应的是同一个Class对象。

package com.example;public class MyClass {    public static void main(String args[]){        Example example = new Example();        Thread thread1 = new ThreadTest(example);        Example example_new = new Example();        Thread thread2 = new Thread2(example_new);        thread1.start();        thread2.start();    }}//测试执行的方法class Example{    public synchronized static void execute(){        for (int i =0;i<10;i++){            try {                Thread.sleep(500);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("Hello:" + i);        }    }    public synchronized static void execute2()    {        for (int i = 0; i < 20; ++i)        {            try            {                Thread.sleep(500);            }            catch (InterruptedException e)            {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("World: " + i);        }    }}//启动一个新的线程class ThreadTest extends Thread{    private Example mExample;    public ThreadTest(Example example) {        mExample = example;    }    @Override    public void run() {        mExample.execute();    }}class Thread2 extends Thread{    private Example example;    public Thread2(Example example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.execute2();    }}

如果某个synchronized方法是static的，那么当线程访问该方法时，它锁的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在的类所对应的Class对象。Java中，无论一个类有多少个对象，这些对象会对应唯一一个Class对象，因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，synchronized方法时，它们的执行顺序也是顺序的，也就是说一个线程先去执行方法，执行完毕后另一个线程才开始。

4. synchronized块

表示线程在执行的时候会将object对象上锁。（注意这个对象可以是任意类的对象，也可以使用this关键字）。这样就可以自行规定上锁对象。

package com.example;/** * Created by 晁东洋 on 2017/5/27. */public class MyThreadClass {    public static void main(String args[]){        Exampletest example = new Exampletest();        Thread thread = new ThreadTest1(example);        Thread thread1 = new ThreadTest2(example);        thread.start();        thread1.start();    }}class Exampletest {    private Object object = new Object();    public void execute()    {        synchronized (object)        {            for (int i = 0; i < 20; ++i)            {                try                {                    Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);                }                catch (InterruptedException e)                {                    e.printStackTrace();                }                System.out.println("Hello: " + i);            }        }    }    public void executetext()    {        synchronized (object)        {            for (int i = 0; i < 20; ++i)            {                try                {                    Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);                }                catch (InterruptedException e)                {                    e.printStackTrace();                }                System.out.println("World: " + i);            }        }    }}class ThreadTest1 extends Thread {    private Exampletest example;    public ThreadTest1(Exampletest example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.execute();    }}class ThreadTest2 extends Thread {    private Exampletest example;    public ThreadTest2(Exampletest example)    {        this.example = example;    }    @Override    public void run()    {        example.executetext();    }}

例子程序4所达到的效果和例子程序2的效果一样，都是使得两个线程的执行顺序进行，而不是并发进行，当一个线程执行时，将object对象锁住，另一个线程就不能执行对应的块。

synchronized方法实际上等同于用一个synchronized块包住方法中的所有语句，然后在synchronized块的括号中传入this关键字。当然，如果是静态方法，需要锁定的则是class对象。

可能一个方法中只有几行代码会涉及到线程同步问题，所以synchronized块比synchronized方法更加细粒度地控制了多个线程的访问，只有synchronized块中的内容不能同时被多个线程所访问，方法中的其他语句仍然可以同时被多个线程所访问（包括synchronized块之前的和之后的）。

注意：被synchronized保护的数据应该是私有的。

结论：

synchronized方法是一种粗粒度的并发控制，某一时刻，只能有一个线程执行该synchronized方法；

synchronized块则是一种细粒度的并发控制，只会将块中的代码同步，位于方法内、synchronized块之外的其他代码是可以被多个线程同时访问到的。