synchronized用法详解

一、什么是synchronized

synchronized 是 Java 中的关键字，是一种同步锁。主要应用于多线程环境下保证线程的安全性。

二、synchronized的四种用法

2.1、修饰一个代码块

​ 被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{} 括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象;

2.2、修饰一个方法

​ 被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象;

​ 虽然可以使用 synchronized 来定义方法，但 synchronized 并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized 关键字不能被继承。如果在父类中的某个方 法使用了 synchronized 关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这 个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上 synchronized 关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方 法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此， 子类的方法也就相当于同步了。

2.3、修饰一个静态的方法

其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的 所有对象;

2.4、修饰一个类

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。

三、使用案例分析

3.1、修饰一个代码块

1) 一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞。

class SyncThread implements Runnable {
	   private static int count;
 
	   public SyncThread() {
	      count = 0;
	   }
 
	   public  void run() {
	      synchronized(this) {
	         for (int i = 0; i < 5; i++) {
	            try {
	               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
	               Thread.sleep(100);
	            } catch (InterruptedException e) {
	               e.printStackTrace();
	            }
	         }
	      }
	   }
 
	   public int getCount() {
	      return count;
	   }
}
 
public class SynchronizedDemo {
	public static void main(String args[]){
//test01
//		SyncThread s1 = new SyncThread();
//		SyncThread s2 = new SyncThread();
//		Thread t1 = new Thread(s1);
//		Thread t2 = new Thread(s2);
//test02		
		SyncThread s = new SyncThread();
		Thread t1 = new Thread(s);
		Thread t2 = new Thread(s);
		
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

Test01

test02

从运行结果test02可以看出当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象

为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。

2）当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。（作业：自行验证）

3）指定要给某个对象加锁

package CompleteFuture;
 
 
/**
 * 银行账户类
 */
class Account {
    String name;
    float amount;
 
    public Account(String name, float amount) {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }
    //存钱
    public  void deposit(float amt) {
        amount += amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //取钱
    public  void withdraw(float amt) {
        amount -= amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    public float getBalance() {
        return amount;
    }
}
 
/**
 * 账户操作类
 */
class AccountOperator implements Runnable{
    private Account account;
    public AccountOperator(Account account) {
        this.account = account;
    }
 
    public void run() {
        synchronized (account) {
            account.deposit(500);
            account.withdraw(500);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
        }
    }
}
 
 
public class SynchDemo2 {
    //public static final Object signal = new Object(); // 线程间通信变量
    //将account改为Demo00.signal也能实现线程同步
    public static void main(String args[]){
        Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);
        AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);
 
        final int THREAD_NUM = 5;
        Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];
        for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {
            threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);
            threads[i].start();
        }
    }
}

在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。

3.3 .1当有一个明确的对象作为锁时，就可以用类似下面这样的方式写程序。

public void method3(SomeObject obj)
{
   //obj 锁定的对象
   synchronized(obj)
   {
      // todo
   }
}

3.3.2 当没有明确的对象作为锁，只是想让一段代码同步时，可以创建一个特殊的对象来充当锁：

class Test implements Runnable
{
   private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量
   public void method()
   {
      synchronized(lock) {
         // todo 同步代码块
      }
   }
 
   public void run() {
 
   }
}

3.2、修饰一个方法

public void method()
{
   synchronized(this) {
      // todo
   }
}

在子类方法中加上synchronized关键字

class Parent {
   public synchronized void method() { }
}
class Child extends Parent {
   public synchronized void method() { }
}

在子类方法中调用父类的同步方法

class Parent {
   public synchronized void method() {   }
}
class Child extends Parent {
   public void method() { super.method();   }
} 

1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
2. 构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。

3.3、修饰一个静态的方法

/**
 * 同步线程
 */
class SyncThread implements Runnable {
   private static int count;
 
   public SyncThread() {
      count = 0;
   }
 
   public synchronized static void method() {
      for (int i = 0; i < 5; i ++) {
         try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
            Thread.sleep(100);
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }
 
   public synchronized void run() {
      method();
   }
}
 
public class Demo00{
	
	public static void main(String args[]){
		SyncThread syncThread1 = new SyncThread();
		SyncThread syncThread2 = new SyncThread();
		Thread t1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");
		Thread t2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在t1和t2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。

3.4、修饰一个类

其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用对象是这个类的所有对象。

/**
 * 同步线程
 */
class SyncThread implements Runnable {
   private static int count;
 
   public SyncThread() {
      count = 0;
   }
 
   public static void method() {
      synchronized(SyncThread.class) {
         for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            try {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
               Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
      }
   }
 
   public synchronized void run() {
      method();
   }
}

3.5 经典用法：

消费者与生产者

package CompleteFuture;
 
import java.util.Random;
 
public class ProducerAndConsumer {
    public static void main(String[] args) {
 
        //多线程如何编写
        // 1、线程操作资源类
        // 2、创建资源类 ，在资源类中创建属性和操作资源方法
        Product product = new Product();
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    product.product();
                }
            },"生产者: "+i).start();
        }
 
        
        for (int i = 1; i <10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    product.consume();
                }
            },"消费者: "+i).start();
        }
    }
    
}
 
// 资源类
class Product{
 
    private volatile int num = 0;
    
    public synchronized void  product(){
 
        // 1、馒头有的多我就可以不生产
        while (num !=0){
 
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 一次生产五个
        for (int i = 0; i <5 ; i++) {
            ++num;
        }
        
        // 产生了馒头通知消费者
        this.notifyAll();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产后剩余馒头："+num);
 
    }
 
 
    public synchronized void  consume(){
 
        // 1、如果没有馒头我就等待，阻塞消费
        while (num  == 0){
 
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 一次吃2个
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            if(num>0) {
                --num;
            }
        }
 
        // 模拟消耗馒头1s
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.notifyAll();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费后剩余馒头："+num);
    }
}

单例模式（双重检测）：

总结

A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。
B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。
C. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。