软件信息网 移动端开发 synchronized同步方法或者同步块

synchronized同步方法或者同步块

在了解synchronized关键字的使用方法之前,我们先来看一个概念:互斥锁,顾名思义:能到达到互斥访问目的的锁。

举个简单的例子:如果对临界资源加上互斥锁,当一个线程在访问该临界资源时,其他线程便只能等待。

在Java中,每一个对象都拥有一个锁标记(monitor),也称为监视器,多线程同时访问某个对象时,线程只有获取了该对象的锁才能访问。

在Java中,可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块,当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时,这个线程便获得了该对象的锁,其他线程暂时无法访问这个方法,只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕,这个线程才会释放该对象的锁,其他线程才能执行这个方法或者代码块。

下面通过几个简单的例子来说明synchronized关键字的使用:

1.synchronized方法

下面这段代码中两个线程分别调用insertData对象插入数据:

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public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
        
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
        
        
        new Thread() {
            public void run() {
                insertData.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  
}
class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    
    public void insert(Thread thread){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
            arrayList.add(i);
        }
    }
}

此时程序的输出结果为:

synchronized同步方法或者同步块插图

说明两个线程在同时执行insert方法。

而如果在insert方法前面加上关键字synchronized的话,运行结果为:

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class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    
    public synchronized void insert(Thread thread){
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
            arrayList.add(i);
        }
    }
}

synchronized同步方法或者同步块插图1

从上输出结果说明,Thread-1插入数据是等Thread-0插入完数据之后才进行的。说明Thread-0和Thread-1是顺序执行insert方法的。

这就是synchronized方法。

不过有几点需要注意:

1)当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法,那么其他线程不能访问该对象的其他synchronized方法。这个原因很简单,因为一个对象只有一把锁,当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,所以无法访问该对象的其他synchronized方法。

2)当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法,那么其他线程能访问该对象的非synchronized方法。这个原因很简单,访问非synchronized方法不需要获得该对象的锁,假如一个方法没用synchronized关键字修饰,说明它不会使用到临界资源,那么其他线程是可以访问这个方法的,

3)如果一个线程A需要访问对象object1的synchronized方法fun1,另外一个线程B需要访问对象object2的synchronized方法fun1,即使object1和object2是同一类型),也不会产生线程安全问题,因为他们访问的是不同的对象,所以不存在互斥问题。

2.synchronized代码块

synchronized代码块类似于以下这种形式:

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synchronized(synObject) {
        
    }

当在某个线程中执行这段代码块,该线程会获取对象synObject的锁,从而使得其他线程无法同时访问该代码块。

synObject可以是this,代表获取当前对象的锁,也可以是类中的一个属性,代表获取该属性的锁。

比如上面的insert方法可以改成以下两种形式:

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class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (this) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

 

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class InsertData {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Object object = new Object();
    
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"在插入数据"+i);
                arrayList.add(i);
            }
        }
    }
}

从上面可以看出,synchronized代码块使用起来比synchronized方法要灵活得多。因为也许一个方法中只有一部分代码只需要同步,如果此时对整个方法用synchronized进行同步,会影响程序执行效率。而使用synchronized代码块就可以避免这个问题,synchronized代码块可以实现只对需要同步的地方进行同步。

另外,每个类也会有一个锁,它可以用来控制对static数据成员的并发访问。

并且如果一个线程执行一个对象的非static synchronized方法,另外一个线程需要执行这个对象所属类的static synchronized方法,此时不会发生互斥现象,因为访问static synchronized方法占用的是类锁,而访问非static synchronized方法占用的是对象锁,所以不存在互斥现象。

看下面这段代码就明白了:

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public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        final InsertData insertData = new InsertData();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert();
            }
        }.start(); 
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                insertData.insert1();
            }
        }.start();
    }  
}
class InsertData { 
    public synchronized void insert(){
        System.out.println("执行insert");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("执行insert完毕");
    }
    
    public synchronized static void insert1() {
        System.out.println("执行insert1");
        System.out.println("执行insert1完毕");
    }
}

执行结果;

synchronized同步方法或者同步块插图2

第一个线程里面执行的是insert方法,不会导致第二个线程执行insert1方法发生阻塞现象。

下面我们看一下synchronized关键字到底做了什么事情,我们来反编译它的字节码看一下,下面这段代码反编译后的字节码为:

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public class InsertData {
    private Object object = new Object();
    
    public void insert(Thread thread){
        synchronized (object) {
        
        }
    }
    
    public synchronized void insert1(Thread thread){
        
    }
    
    public void insert2(Thread thread){
        
    }
}

synchronized同步方法或者同步块插图3

从反编译获得的字节码可以看出,synchronized代码块实际上多了monitorenter和monitorexit两条指令。monitorenter指令执行时会让对象的锁计数加1,而monitorexit指令执行时会让对象的锁计数减1,其实这个与操作系统里面的PV操作很像,操作系统里面的PV操作就是用来控制多个线程对临界资源的访问。对于synchronized方法,执行中的线程识别该方法的 method_info 结构是否有 ACC_SYNCHRONIZED 标记设置,然后它自动获取对象的锁,调用方法,最后释放锁。如果有异常发生,线程自动释放锁。

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作者: 王鹏程序员

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