Java同步机制浅谈 synchronized
Java对多线程的支持与同步机制深受大家的喜爱，似乎看起来使用了synchronized关键字就可以轻松地解决多线程共享数据同步问题。到底如何？――还得对synchronized关键字的作用进行深入了解才可定论。
总的说来，synchronized关键字可以作为函数的修饰符，也可作为函数内的语句，也就是平时说的同步方法和同步语句块。如果再细的分类，synchronized可作用于instance变量、object reference（对象引用）、static函数和class literals(类名称字面常量)身上。
在进一步阐述之前，我们需要明确几点：
A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，它取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。
B．每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。
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。
接着来讨论synchronized用到不同地方对代码产生的影响：
假设P1、P2是同一个类的不同对象，这个类中定义了以下几种情况的同步块或同步方法，P1、P2就都可以调用它们。
1． 把synchronized当作函数修饰符时，示例代码如下：
Public synchronized void methodAAA()
{
//….
}
这也就是同步方法，那这时synchronized锁定的是哪个对象呢？它锁定的是调用这个同步方法对象。也就是说，当一个对象P1在不同的线程中执行这个同步方法时，它们之间会形成互斥，达到同步的效果。但是这个对象所属的Class所产生的另一对象P2却可以任意调用这个被加了synchronized关键字的方法。
上边的示例代码等同于如下代码：
public void methodAAA()
{
synchronized (this) // (1)
{
//…..
}
}
(1)处的this指的是什么呢？它指的就是调用这个方法的对象，如P1。可见同步方法实质是将synchronized作用于object reference。――那个拿到了P1对象锁的线程，才可以调用P1的同步方法，而对P2而言，P1这个锁与它毫不相干，程序也可能在这种情形下摆脱同步机制的控制，造成数据混乱：（
2．同步块，示例代码如下：
public void method3(SomeObject so)
{
synchronized(so)
{
//…..
}
}
这时，锁就是so这个对象，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时，就可以这样写程序，但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instance变量（它得是一个对象）来充当锁：
class Foo implements Runnable
{
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量
Public void methodA()
{
synchronized(lock) { //… }
}
//…..
}
注：零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]对象只需3条操作码，而Object lock = new Object()则需要7行操作码。
3．将synchronized作用于static 函数，示例代码如下：
Class Foo
{
public synchronized static void methodAAA() // 同步的static 函数
{
//….
}
public void methodBBB()
{
synchronized(Foo.class) // class literal(类名称字面常量)
}
}
代码中的methodBBB()方法是把class literal作为锁的情况，它和同步的static函数产生的效果是一样的，取得的锁很特别，是当前调用这个方法的对象所属的类（Class，而不再是由这个Class产生的某个具体对象了）。
记得在《Effective Java》一书中看到过将 Foo.class和 P1.getClass()用于作同步锁还不一样，不能用P1.getClass()来达到锁这个Class的目的。P1指的是由Foo类产生的对象。
可以推断：如果一个类中定义了一个synchronized的static函数A，也定义了一个synchronized 的instance函数B，那么这个类的同一对象Obj在多线程中分别访问A和B两个方法时，不会构成同步，因为它们的锁都不一样。A方法的锁是Obj这个对象，而B的锁是Obj所属的那个Class。
小结如下：
搞清楚synchronized锁定的是哪个对象，就能帮助我们设计更安全的多线程程序。
还有一些技巧可以让我们对共享资源的同步访问更加安全：
1． 定义private 的instance变量+它的 get方法，而不要定义public/protected的instance变量。如果将变量定义为public，对象在外界可以绕过同步方法的控制而直接取得它，并改动它。这也是JavaBean的标准实现方式之一。
2． 如果instance变量是一个对象，如数组或ArrayList什么的，那上述方法仍然不安全，因为当外界对象通过get方法拿到这个instance对象的引用后，又将其指向另一个对象，那么这个private变量也就变了，岂不是很危险。这个时候就需要将get方法也加上synchronized同步，并且，只返回这个private对象的clone()――这样，调用端得到的就是对象副本的引用了。
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synchronized的作用（一）
synchronized的作用
一、同步方法
public synchronized void methodAAA(){
//….
}
锁定的是调用这个同步方法的对象
测试：
a、不使用这个关键字修饰方法，两个线程调用同一个对象的这个方法。
目标类：
1public class TestThread {
2 public void execute(){ //synchronized,未修饰
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
线程类：
1public class ThreadA implements Runnable{
2 TestThread test=null;
3 public ThreadA(TestThread pTest){ //对象有外部引入，这样保证是同一个对象
4 test=pTest;
5 }
6 public void run() {
7 test.execute();
8 }
9}
调用：
1TestThread test=new TestThread();
2Runnable runabble=new ThreadA(test);
3Thread a=new Thread(runabble,"A");
4a.start();
5Thread b=new Thread(runabble,"B");
6b.start();
结果：
输出的数字交错在一起。说明不是同步的，两个方法在不同的线程中是异步调用的。
b、修改目标类，增加synchronized修饰
1public class TestThread {
2 public synchronized void execute(){ //synchronized修饰
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
结果：
输出的数字是有序的，首先输出A的数字，然后是B，说明是同步的，虽然是不同的线程，但两个方法是同步调用的。
注意：上面虽然是两个不同的线程，但是是同一个实例对象。下面使用不同的实例对象进行测试。
c、每个线程都有独立的TestThread对象。
目标类：
1public class TestThread {
2 public synchronized void execute(){ //synchronized修饰
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
线程类：
1public class ThreadA implements Runnable{
2 public void run() {
3 TestThread test=new TestThread();
4 test.execute();
5 }
6}
7
调用：
1Runnable runabble=new ThreadA();
2Thread a=new Thread(runabble,"A");
3a.start();
4Thread b=new Thread(runabble,"B");
5b.start();
结果：
输出的数字交错在一起。说明虽然增加了synchronized 关键字来修饰方法，但是不同的线程调用各自的对象实例，两个方法仍然是异步的。
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synchronized的作用（二）
引申：
对于这种多个实例，要想实现同步即输出的数字是有序并且按线程先后顺序输出，我们可以增加一个静态变量，对它进行加锁(后面将说明锁定的对象)。
修改目标类：
1public class TestThread {
2 private static Object lock=new Object(); //必须是静态的。
3 public void execute(){
4 synchronized(lock){
5 for(int i=0;i<100;i++){
6 System.out.println(i);
7 }
8 }
9 }
10}
二、同步代码块
1public void method(SomeObject so){
2 synchronized(so)
3 //…..
4 }
5}
锁定一个对象，其实锁定的是该对象的引用（object reference）
谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。当有一个明确的对象作为锁时，就可以按上面的代码写程序，但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instance变量（它必须是一个对象）来充当锁（上面的解决方法就是增加了一个状态锁）。
a、锁定一个对象，它不是静态的
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量
目标类：
1public class TestThread {
2 private Object lock=new Object();
3 public void execute(){
4 synchronized(lock){ //增加了个锁，锁定了对象lock，在同一个类实例中，是线程安全的，但不同的实例还是不安全的。
5
6因为不同的实例有不同对象锁lock
7 for(int i=0;i<100;i++){
8 System.out.println(i);
9 }
10 }
11 }
12}
其实上面锁定一个方法，等同于下面的：
1public void execute(){
2 synchronized(this){ //同步的是当然对象
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
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synchronized的作用（三）
b、锁定一个对象或方法，它是静态的
这样锁定，它锁定的是对象所属的类
public synchronized static void execute(){
//...
}
等同于
1public class TestThread {
2 public static void execute(){
3 synchronized(TestThread.class){
4 //
5 }
6 }
7}
测试：
目标类：
1public class TestThread {
2 private static Object lock=new Object();
3 public synchronized static void execute(){ //同步静态方法
4 for(int i=0;i<100;i++){
5 System.out.println(i);
6 }
7 }
8 public static void execute1(){
9 for(int i=0;i<100;i++){
10 System.out.println(i);
11 }
12 }
13 public void test(){
14 execute(); //输出是有序的，说明是同步的
15 //execute1(); //输出是无须的，说明是异步的
16 }
17}
线程类：调用不同的方法，于是建立了两个线程类
1public class ThreadA implements Runnable{
2 public void run() {
3 TestThread.execute();//调用同步静态方法
4 }
5}
6public class ThreadB implements Runnable{
7 public void run() {
8 TestThread test=new TestThread();
9 test.test();//调用非同步非静态方法
10 }
11}
调用：
1Runnable runabbleA=new ThreadA();
2Thread a=new Thread(runabbleA,"A");
3a.start();
4Runnable runabbleB=new ThreadB();
5Thread b=new Thread(runabbleB,"B");
6b.start();
synchronized的作用（四）
注意:
1、用synchronized 来锁定一个对象的时候，如果这个对象在锁定代码段中被修改了，则这个锁也就消失了。看下面的实例：
目标类：
1public class TestThread {
2 private static final class TestThreadHolder {
3 private static TestThread theSingleton = new TestThread();
4 public static TestThread getSingleton() {
5 return theSingleton;
6 }
7 private TestThreadHolder() {
8 }
9 }
10
11 private Vector ve =null;
12 private Object lock=new Object();
13 private TestThread(){
14 ve=new Vector();
15 initialize();
16 }
17 public static TestThread getInstance(){
18 return TestThreadHolder.getSingleton();
19 }
20 private void initialize(){
21 for(int i=0;i<100;i++){
22 ve.add(String.valueOf(i));
23 }
24 }
25 public void reload(){
26 synchronized(lock){
27 ve=null;
28 ve=new Vector();
29 //lock="abc";
30 for(int i=0;i<100;i++){
31 ve.add(String.valueOf(i));
32 }
33 }
34 System.out.println("reload end");
35 }
36
37 public boolean checkValid(String str){
38 synchronized(lock){
39 System.out.println(ve.size());
40 return ve.contains(str);
41 }
42 }
43}
说明：在reload和checkValid方法中都增加了synchronized关键字，对lock对象进行加锁。在不同线程中对同一个对象实例分别调用reload和checkValid方法。
在reload方法中，不修改lock对象即注释lock="abc"; ，结果在控制台输出reload end后才输出100。说明是同步调用的。
如果在reload方法中修改lock对象即去掉注释，结果首先输出了一个数字(当前ve的大小)，然后输出reload end。说明是异步调用的。
2、单例模式中对多线程的考虑
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