【Java】【Java并发编程之深入理解】Synchronized的使用

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

1.为什么要使用synchronized
在并发编程中存在线程安全问题，主要原因有：1.存在共享数据 2.多线程共同操作共享数据。关键字synchronized可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某个方法或某个代码块，同时synchronized可以保证一个线程的变化可见（可见性），即可以代替volatile。

2.实现原理
synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性

3.synchronized的三种应用方式
Java中每一个对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础：

1. 普通同步方法（实例方法），锁是当前实例对象 ，进入同步代码前要获得当前实例的锁
2. 静态同步方法，锁是当前类的class对象 ，进入同步代码前要获得当前类对象的锁
3. 同步方法块，锁是括号里面的对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

4.synchronized的作用

Synchronized是Java中解决并发问题的一种最常用最简单的方法 ，他可以确保线程互斥的访问同步代码

5.举栗子

一、synchronized作用于实例方法

①多个线程访问同一个对象的同一个方法

`public class synchronizedTest implements Runnable {
//共享资源
static int i =0;
/**
* synchronized 修饰实例方法
*/
public synchronized void increase(){
i++;
}
@Override
public void run(){
for (int j =0 ; j<10000;j++){
increase();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
synchronizedTest test = new synchronizedTest();
Thread t1 = new Thread(test);
Thread t2 = new Thread(test);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}
}`
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结果：

分析：当两个线程同时对一个对象的一个方法进行操作，只有一个线程能够抢到锁。因为一个对象只有一把锁，一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，就不能访问该对象的其他synchronized实例方法，需要等到对象被释放后才能获取，但是在对象没有被释放前，其他线程可以访问非synchronized修饰的方法

②一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程来访问其他synchronized实例方法现象 举栗

`public class SynchronizedTest {
public synchronized void method1() {
System.out.println("Method 1 start");
try {
System.out.println("Method 1 execute");
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 1 end");
}
public synchronized void method2() {
System.out.println("Method 2 start");
try {
System.out.println("Method 2 execute");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 2 end");
}
public static void main(String[] args) {
final SynchronizedTest test = new SynchronizedTest();
new Thread(test::method1).start();
new Thread(test::method2).start();
}
}`
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结果：

分析：可以看出其他线程来访问synchronized修饰的其他方法时需要等待线程1先把锁释放

③一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程来访问其他非synchronized实例方法现象 举栗
去掉②中方法二的synchronized

`public class SynchronizedTest {
public synchronized void method1() {
System.out.println("Method 1 start");
try {
System.out.println("Method 1 execute");
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 1 end");
}
public void method2() {
System.out.println("Method 2 start");
try {
System.out.println("Method 2 execute");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 2 end");
}
public static void main(String[] args) {
final SynchronizedTest test = new SynchronizedTest();
new Thread(test::method1).start();
new Thread(test::method2).start();
}
}`
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结果：

分析：当线程1还在执行时，线程2也执行了，所以当其他线程来访问非synchronized修饰的方法时是可以访问的

④当多个线程作用于不同的对象

`public class SynchronizedTest {
public synchronized void method1() {
System.out.println("Method 1 start");
try {
System.out.println("Method 1 execute");
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 1 end");
}
public synchronized void method2() {
System.out.println("Method 2 start");
try {
System.out.println("Method 2 execute");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Method 2 end");
}
public static void main(String[] args) {
final SynchronizedTest test1 = new SynchronizedTest();
final SynchronizedTest test2 = new SynchronizedTest();
new Thread(test1::method1).start();
new Thread(test2::method2).start();
}
}`
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结果：

分析：因为两个线程作用于不同的对象，获得的是不同的锁，所以互相并不影响

此处思考一个问题：为什么分布式环境下synchronized失效？如何解决这种情况？

二、synchronized作用于静态方法

`public class synchronizedTest implements Runnable {
//共享资源
static int i =0;
/**
* synchronized 修饰实例方法
*/
public static synchronized void increase(){
i++;
}
@Override
public void run(){
for (int j =0 ; j<10000;j++){
increase();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new synchronizedTest());
Thread t2 = new Thread(new synchronizedTest());
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}`
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结果：

分析：由例子可知，两个线程实例化两个不同的对象，但是访问的方法是静态的，两个线程发生了互斥（即一个线程访问，另一个线程只能等着），因为静态方法是依附于类而不是对象的，当synchronized修饰静态方法时，锁是class对象。

三、synchronized作用于同步代码块

为什么要同步代码块呢？在某些情况下，我们编写的方法体可能比较大，同时存在一些比较耗时的操作，而需要同步的代码又只有一小部分，如果直接对整个方法进行同步操作，可能会得不偿失，此时我们可以使用同步代码块的方式对需要同步的代码进行包裹，这样就无需对整个方法进行同步操作了。

 `public class synchronizedTest implements Runnable {
static synchronizedTest instance=new synchronizedTest();
static int i=0;
@Override
public void run() {
//省略其他耗时操作....
//使用同步代码块对变量i进行同步操作,锁对象为instance
synchronized(instance){
for(int j=0;j<10000;j++){
i++;
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1=new Thread(instance);
Thread t2=new Thread(instance);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}
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结果：

分析：将synchronized作用于一个给定的实例对象instance，即当前实例对象就是锁对象，每次当线程进入synchronized包裹的代码块时就会要求当前线程持有instance实例对象锁，如果当前有其他线程正持有该对象锁，那么新到的线程就必须等待，这样也就保证了每次只有一个线程执行i++;操作。当然除了instance作为对象外，我们还可以使用this对象(代表当前实例)或者当前类的class对象作为锁，如下代码：

`//this,当前实例对象锁
synchronized(this){
for(int j=0;j<1000000;j++){
i++;
}
}
//class对象锁
synchronized(AccountingSync.class){
for(int j=0;j<1000000;j++){
i++;
}
}`
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