Java多线程笔记二(synchronized的使用以及实现原理)
来源:互联网 发布:英雄联盟盒子mac版 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 22:20
同步关键字synchronized
java关键字synchronized用来标记方法或者代码块是同步的。它是Java中解决并发问题的一种最常用的方法,作用主要有:(1)确保线程互斥的访问同步代码(2)保证共享变量的修改能够及时可见。
synchronized总共有四种用法:
(1)修饰普通方法
(2)修饰静态方法
(3)修饰普通方法中的代码块
(4)修饰静态方法中的代码块
修饰普通方法
public class SynchronizedTest { //方法1,执行3秒 public synchronized void method1() { System.out.println("method1 start"); try { System.out.println("method1 execute"); Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method1 end"); } //方法2,执行1秒 public synchronized void method2() { System.out.println("method2 start"); try { System.out.println("method2 execute"); Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method2 end"); } public static void main(String[] args) { final SynchronizedTest test = new SynchronizedTest(); //线程1 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test.method1(); } }).start(); //线程2 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test.method2(); } }).start(); }}
输出:
method1 startmethod1 executemethod1 endmethod2 startmethod2 executemethod2 end
synchronized 关键字告诉Java该方法是同步的。同步,是同步在拥有该方法的对象上。对于一个实例来说,只有一个线程能够在这个方法同步块中运行。如果有多个实例存在,每一个实例对应一个线程。
在本例中,线程2需要等待线程1的method1执行完成才能开始执行method2方法。因为对于test实例来说,同一时间只有一个线程能够运行它的同步方法。
如果把本例中的synchronized 关键字去掉,输出为:
method1 startmethod1 executemethod2 startmethod2 executemethod2 endmethod1 end
因为线程1和线程2同时进入执行状态,方法2执行速度比方法1快,所以方法2先执行完成,这个过程中线程1和线程2是同时执行的。
修饰静态方法
public class SynchronizedTest { //方法1,执行3秒 public static synchronized void method1() { System.out.println("method1 start"); try { System.out.println("method1 execute"); Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method1 end"); } //方法2,执行1秒 public static synchronized void method2() { System.out.println("method2 start"); try { System.out.println("method2 execute"); Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method2 end"); } public static void main(String[] args) { final SynchronizedTest test1 = new SynchronizedTest(); final SynchronizedTest test2 = new SynchronizedTest(); //线程1 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test1.method1(); } }).start(); //线程2 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test2.method2(); } }).start(); }}
输出:
method1 startmethod1 executemethod1 endmethod2 startmethod2 executemethod2 end
对静态方法的同步本质上是对类的同步(静态方法本质上是属于类的方法,而不是对象上的方法),所以即使test1和test2属于不同的对象,但是它们都属于SynchronizedTest类的实例,所以也只能挨个顺序执行线程,不能并发执行。
修饰普通方法中的代码块
有时你不需要同步整个方法,而是同步方法中的一部分。
public class SynchronizedTest { //方法1,执行3秒 public void method1() { System.out.println("method1 start"); try { synchronized(this){ System.out.println("method1 execute"); Thread.sleep(3000); } } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method1 end"); } //方法2,执行1秒 public void method2() { System.out.println("method2 start"); try { synchronized(this){ System.out.println("method2 execute"); Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } System.out.println("method2 end"); } public static void main(String[] args) { final SynchronizedTest test = new SynchronizedTest(); //线程1 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test.method1(); } }).start(); //线程2 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { test.method2(); } }).start(); }}
输出:
method1 startmethod1 executemethod2 startmethod1 endmethod2 executemethod2 end
虽然线程1和线程2都进入了对应的方法开始执行,但是线程2在进入同步块之前,需要等待线程1中同步块执行完成。
在同步构造器中用括号括起来的对象叫做监视器对象。在上例中,使用了this
,即为调用该方法的实例本身。上述代码使用监视器对象同步,并使用调用方法本身的实例作为监视器对象。同一时间只有一个线程能够运行同一个监视器对象的同步块代码。
修饰静态方法中的代码块
这和“修饰普通方法中的代码块”非常类似,只需要把监视器对象改为类对象即可。以上边的程序为例,把synchronized(this)
改为synchronized(SynchronizedTest.class)
即可。
synchronized原理
同步块程序的反编译
我们先通过反编译下面的代码来看看Synchronized是如何实现对同步块进行同步的:
package com.paddx.test.concurrent;public class SynchronizedDemo { public void method() { synchronized (this) { System.out.println("Method 1 start"); } }}
反编译结果:
红色框中的这两条指令(monitorenter
和monitorexit
)的作用是什么?先看monitorenter
:
每个对象有一个监视器锁(monitor)。当monitor被占用时就会处于锁定状态,线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权,过程如下:
(1)如果monitor的进入数为0,则该线程进入monitor,然后将进入数设置为1,该线程即为monitor的所有者。
(2)如果线程已经占有该monitor,只是重新进入,则进入monitor的进入数加1。
(3)如果其他线程已经占用了monitor,则该线程进入阻塞状态,直到monitor的进入数为0,再重新尝试获取monitor的所有权。
再看monitorexit
:
执行monitorexit的线程必须是objectref所对应的monitor的所有者。
指令执行时,monitor的进入数减1,如果减1后进入数为0,那线程退出monitor,不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个monitor 的所有权。
通过上边两段描述,我们可以看出在同步代码块中synchronized的实现原理,是通过一个monitor的对象来完成,其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象,这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法,否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException
异常的原因。
同步方法的反编译:
从反编译的结果来看,方法的同步并没有通过指令monitorenter
和monitorexit
来完成(理论上其实也可以通过这两条指令来实现),不过其常量池中多了ACC_SYNCHRONIZED
标示符。JVM就是根据该标示符来实现方法的同步的,具体的:
当方法调用时,调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED
访问标志是否被设置,如果设置了,执行线程将先获取monitor,获取成功之后才能执行方法体,方法执行完后再释放monitor。在方法执行期间,其他任何线程都无法再获得同一个monitor对象。 其实本质上没有区别,只是方法的同步是一种隐式的方式来实现,无需通过字节码来完成。
回顾
有了对Synchronized原理的认识,再来看上面的程序就可以迎刃而解了。
(1)“修饰普通方法”一节中的例子:
虽然method1和method2是不同的方法,但是这两个方法都进行了同步,并且是通过同一个对象去调用的,所以调用之前都需要先去竞争同一个对象上的锁(monitor),也就只能互斥的获取到锁,因此,method1和method2只能顺序的执行。
(2)“修饰静态方法”一节中的例子:
虽然test1和test2属于不同对象,但是test1和test2属于同一个类的不同实例,由于method1和method2都属于静态同步方法,所以调用的时候需要获取同一个类上的monitor(每个类只对应一个class对象),所以也只能顺序的执行。
(3)“修饰普通方法中的代码块”一节的例子:
对于代码块的同步实质上需要获取synchronized关键字后面括号中对象的monitor,由于这段代码中括号的内容都是this,而method1和method2又是通过同一的对象去调用的,所以进入同步块之前需要去竞争同一个对象上的锁,因此只能顺序执行同步块。
原文来自:并发编程网-Java同步块
liuxiaopeng-Java并发编程:Synchronized及其实现原理
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