Java 多线程(六) synchronized关键字详解

来源:互联网 发布:本人985大学药学 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/02 01:58

http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2013/02/16/2913806.html

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。  


 
1.是否使用synchronized关键字的不同


复制代码
public class ThreadTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Example example = new Example();


        Thread t1 = new Thread1(example);
        Thread t2 = new Thread1(example);


        t1.start();
        t2.start();
    }


}


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);
        }
    }


}


class Thread1 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread1(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        example.execute();
    }


}
复制代码
 


  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。




复制代码
public class ThreadTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Example example = new Example();


        Thread t1 = new Thread1(example);
        Thread t2 = new Thread2(example);


        t1.start();
        t2.start();
    }


}


class Example
{
    public synchronized void execute()
    {
        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 synchronized void execute2()
    {
        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 Thread1 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread1(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        example.execute();
    }


}


class Thread2 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread2(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        example.execute2();
    }


}
复制代码
   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。




复制代码
public class ThreadTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Example example = new Example();


        Thread t1 = new Thread1(example);


        // 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
        example = new Example();


        Thread t2 = new Thread2(example);


        t1.start();
        t2.start();
    }


}


class Example
{
    public synchronized static void execute()
    {
        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 synchronized static void execute2()
    {
        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 Thread1 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread1(Example example)


    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        Example.execute();
    }


}


class Thread2 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread2(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        Example.execute2();
    }


}
复制代码
 


  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。 


 




复制代码
public class ThreadTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Example example = new Example();


        Thread t1 = new Thread1(example);
        Thread t2 = new Thread2(example);


        t1.start();
        t2.start();
    }


}


class Example
{
    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 execute2()
    {
        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 Thread1 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread1(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        example.execute();
    }


}


class Thread2 extends Thread
{
    private Example example;


    public Thread2(Example example)
    {
        this.example = example;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        example.execute2();
    }


}
复制代码
  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。


 
JDK 5.0的并发包
  使用synchronized关键字解决线程的同步问题会带来一些执行效率上的问题。


  JDK1.4及之前是无法避免这些问题的。


  JDK 5.0引入了这样一个包:java.util.concurrent:


  http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/package-frame.html


  专门解决这一问题。


  限于篇幅,这里不再介绍。

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