Java 关键字synchronized解析

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的时候，该方法叫做同步方法。

　　当synchronized方法执行完或发生异常时，会自动释放锁。

　　下面通过一个例子来对synchronized关键字的用法进行解析。　

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1. 例子程序1  
2.   
3. public class ThreadTest  
4. {  
5.     public static void main(String[] args)  
6.     {  
7.         Example example = new Example();  
8.   
9.         Thread t1 = new Thread1(example);  
10.         Thread t2 = new Thread1(example);  
11.   
12.         t1.start();  
13.         t2.start();  
14.     }  
15.   
16. }  
17.   
18. class Example  
19. {  
20.     public synchronized void execute()  
21.     {  
22.         for (int i = 0; i < 10; ++i)  
23.         {  
24.             try  
25.             {  
26.                 Thread.sleep(500);  
27.             }  
28.             catch (InterruptedException e)  
29.             {  
30.                 e.printStackTrace();  
31.             }  
32.             System.out.println("Hello: " + i);  
33.         }  
34.     }  
35.   
36. }  
37.   
38. class Thread1 extends Thread  
39. {  
40.     private Example example;  
41.   
42.     public Thread1(Example example)  
43.     {  
44.         this.example = example;  
45.     }  
46.   
47.     @Override  
48.     public void run()  
49.     {  
50.         example.execute();  
51.     }  
52.   
53. }  

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

　　将程序改动一下，Example类中再加入一个方法execute2()。

　　之后再写一个线程类Thread2，Thread2中的run()方法执行的是execute2()。Example类中的两个方法都是被synchronized关键字修饰的。

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1. 例子程序2  
2.   
3. public class ThreadTest  
4. {  
5.     public static void main(String[] args)  
6.     {  
7.         Example example = new Example();  
8.   
9.         Thread t1 = new Thread1(example);  
10.         Thread t2 = new Thread2(example);  
11.   
12.         t1.start();  
13.         t2.start();  
14.     }  
15.   
16. }  
17.   
18. class Example  
19. {  
20.     public synchronized void execute()  
21.     {  
22.         for (int i = 0; i < 20; ++i)  
23.         {  
24.             try  
25.             {  
26.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
27.             }  
28.             catch (InterruptedException e)  
29.             {  
30.                 e.printStackTrace();  
31.             }  
32.             System.out.println("Hello: " + i);  
33.         }  
34.     }  
35.   
36.     public synchronized void execute2()  
37.     {  
38.         for (int i = 0; i < 20; ++i)  
39.         {  
40.             try  
41.             {  
42.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
43.             }  
44.             catch (InterruptedException e)  
45.             {  
46.                 e.printStackTrace();  
47.             }  
48.             System.out.println("World: " + i);  
49.         }  
50.     }  
51.   
52. }  
53.   
54. class Thread1 extends Thread  
55. {  
56.     private Example example;  
57.   
58.     public Thread1(Example example)  
59.     {  
60.         this.example = example;  
61.     }  
62.   
63.     @Override  
64.     public void run()  
65.     {  
66.         example.execute();  
67.     }  
68.   
69. }  
70.   
71. class Thread2 extends Thread  
72. {  
73.     private Example example;  
74.   
75.     public Thread2(Example example)  
76.     {  
77.         this.example = example;  
78.     }  
79.   
80.     @Override  
81.     public void run()  
82.     {  
83.         example.execute2();  
84.     }  
85.   
86. }  

如果去掉synchronized关键字，则两个方法并发执行，并没有相互影响。

　　但是如例子程序中所写，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。　　

　　说明：

　　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。

　　结论：

　　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。

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1. 例子程序3  
2.   
3. public class ThreadTest  
4. {  
5.     public static void main(String[] args)  
6.     {  
7.         Example example = new Example();  
8.   
9.         Thread t1 = new Thread1(example);  
10.   
11.         // 此处即便传入不同的对象，静态方法同步仍然不允许多个线程同时执行  
12.         example = new Example();  
13.   
14.         Thread t2 = new Thread2(example);  
15.   
16.         t1.start();  
17.         t2.start();  
18.     }  
19.   
20. }  
21.   
22. class Example  
23. {  
24.     public synchronized static void execute()  
25.     {  
26.         for (int i = 0; i < 20; ++i)  
27.         {  
28.             try  
29.             {  
30.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
31.             }  
32.             catch (InterruptedException e)  
33.             {  
34.                 e.printStackTrace();  
35.             }  
36.             System.out.println("Hello: " + i);  
37.         }  
38.     }  
39.   
40.     public synchronized static void execute2()  
41.     {  
42.         for (int i = 0; i < 20; ++i)  
43.         {  
44.             try  
45.             {  
46.                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
47.             }  
48.             catch (InterruptedException e)  
49.             {  
50.                 e.printStackTrace();  
51.             }  
52.             System.out.println("World: " + i);  
53.         }  
54.     }  
55.   
56. }  
57.   
58. class Thread1 extends Thread  
59. {  
60.     private Example example;  
61.   
62.     public Thread1(Example example)  
63.   
64.     {  
65.         this.example = example;  
66.     }  
67.   
68.     @Override  
69.     public void run()  
70.     {  
71.         Example.execute();  
72.     }  
73.   
74. }  
75.   
76. class Thread2 extends Thread  
77. {  
78.     private Example example;  
79.   
80.     public Thread2(Example example)  
81.     {  
82.         this.example = example;  
83.     }  
84.   
85.     @Override  
86.     public void run()  
87.     {  
88.         Example.execute2();  
89.     }  
90.   
91. }  

所以如果是静态方法的情况（execute()和execute2()都加上static关键字），即便是向两个线程传入不同的Example对象，这两个线程仍然是互相制约的，必须先执行完一个，再执行下一个。

 

　　结论：

　　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

　　synchronized块写法：

　　synchronized(object)

　　{　     

　　}

　　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。　

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1. 例子程序4  
2.   
3. public class ThreadTest  
4. {  
5.     public static void main(String[] args)  
6.     {  
7.         Example example = new Example();  
8.   
9.         Thread t1 = new Thread1(example);  
10.         Thread t2 = new Thread2(example);  
11.   
12.         t1.start();  
13.         t2.start();  
14.     }  
15.   
16. }  
17.   
18. class Example  
19. {  
20.     private Object object = new Object();  
21.   
22.     public void execute()  
23.     {  
24.         synchronized (object)  
25.         {  
26.             for (int i = 0; i < 20; ++i)  
27.             {  
28.                 try  
29.                 {  
30.                     Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
31.                 }  
32.                 catch (InterruptedException e)  
33.                 {  
34.                     e.printStackTrace();  
35.                 }  
36.                 System.out.println("Hello: " + i);  
37.             }  
38.   
39.         }  
40.   
41.     }  
42.   
43.     public void execute2()  
44.     {  
45.         synchronized (object)  
46.         {  
47.             for (int i = 0; i < 20; ++i)  
48.             {  
49.                 try  
50.                 {  
51.                     Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
52.                 }  
53.                 catch (InterruptedException e)  
54.                 {  
55.                     e.printStackTrace();  
56.                 }  
57.                 System.out.println("World: " + i);  
58.             }  
59.   
60.         }  
61.   
62.     }  
63.   
64. }  
65.   
66. class Thread1 extends Thread  
67. {  
68.     private Example example;  
69.   
70.     public Thread1(Example example)  
71.     {  
72.         this.example = example;  
73.     }  
74.   
75.     @Override  
76.     public void run()  
77.     {  
78.         example.execute();  
79.     }  
80.   
81. }  
82.   
83. class Thread2 extends Thread  
84. {  
85.     private Example example;  
86.   
87.     public Thread2(Example example)  
88.     {  
89.         this.example = example;  
90.     }  
91.   
92.     @Override  
93.     public void run()  
94.     {  
95.         example.execute2();  
96.     }  
97.   
98. }  

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。