Java Learning：并发中的同步锁（synchronized）

 

引言

　　最近一段时间，实验室已经倾巢出动找实习了，博主也凑合了一把，结果有悲有喜，BAT理所应当的跪了，也收到了其他的offer，总的感受是有必要夯实基础啊。

　　言归正传，最近在看到java多线程的时候，发现线程很多都是用了synchronized（同步锁）的关键字，对它的了解还只停留在“锁”的概念上。博主也在网上搜了一些介绍synchronized 的博客，但是越看越糊涂，而且我的水平还没有到能够鉴别真伪，所以为了避免“练错神功，走火入魔“，我捧起了《Thinking in Java》。本文就是针对此书关于synchronized 的内容，加入了一些自己的代码验证，不求能够驾轻就熟，只能力求不出错，不误导大家，如果有些地方存在问题，也请大家海涵，指出意见。 

 

为什么要使用同步锁？

　　在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁之时，另一个任务就可以锁定并使用它了。

 

 　　基本上所有的并发模式在解决线程冲突问题的时候，都是采用序列化访问共享资源的方案。这意味在给定时刻只允许一个任务访问共享资源，通常这是通过在代码前面加上一条锁语句来实现的，锁语句产生了一种互相排斥的效果，这种机制称为互斥量(mutex)。

 

同步锁的实现原理？

　　所有对象都自动含有单一的锁（监视器），当在对象上调用其任意synchronized 方法的时候，此对象都被加锁。对于某个特定对象来说，其所有synchronized方法共享同一个锁，这可以被用来防止多个任务同时访问被编码为对象内存。

　　针对特定对象所有synchronized方法共享同一个锁，我想重点介绍一下：

 

1、当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时，一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程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。

 

2、当一个线程访问object的一个synchronized(this) 同步代码块时，其他线程对object中所有其它synchronized(this) 同步代码块的访问将被阻塞。

 

3、当一个线程访问object的一个synchronized(this) 同步代码块时，它就获得了这个object 的对象锁。结果，其它线程对该object 对象所有同步代码部分的访问都被暂时阻塞

 　　重点来了！一个任务可以多次获得对象的锁。如果一个方法在同一个对象上调用了第二个方法，后者又调用了同一个对象上的另一个方法，就会发生这种情况。JVM负责跟踪对象被加锁的次数，如果一个对象被解锁，计数变为0。在任务第一次给对象加锁的时候，计数变为1。每当这个相同的任务在这个对象上获得锁，计数都会递增。显然，只有首先获得了锁的任务才能允许继续获取多个锁。每当任务离开一个synchronized 方法，计数递减，当计数为0的时候，锁被完全释放，其他任务可以使用此资源。

什么时候使用同步锁呢？

　　Brian同步规则：如果你正在写一个变量，它可能接下来将被另一个线程读取，或者正在读取一个上一次已经被另一个线程写过的变量，那么你必须使用同步，并且，读写线程都必须用相同的监视器锁同步。

　　注意：每个访问临界共享资源的方法都必须被同步，否则它们不会正确工作。

 

 如何使用同步锁呢？

synchronized 关键字，它包括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。 

• synchronized 方法：

public synchronized void countNum(int n); 

　　特定对象所有synchronized方法共享同一个锁，这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例，其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态（因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁），从而有效避免了类成员变量的访问冲突（只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized）。 

　　不光如此，静态方法也可以声明为 synchronized ，以控制其对类的静态成员变量的访问。

public static synchronized void countNum(int n); 

　　synchronized 方法的缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率。

　　典型地，若将线程类的方法 run() 声明为synchronized ，由于在线程的整个生命期内它一直在运行，因此将导致它对本类任何synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中，将其声明为synchronized ，并在主方法中调用来解决这一问题，但是 Java 为我们提供了更好的解决办法，那就是 synchronized 块。

• synchronized 块：

synchronized(SyncObject.Class) {  
    //允许访问控制的代码  
}  

　　亦可写成如下格式，this，指的就是当前这个类

synchronized(this) {  
    //允许访问控制的代码  
}  

　　synchronized 块是这样一个代码块，其中的代码必须获得对象 syncObject （如前所述，可以是类实例或类）的锁方能执行，具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块，且可任意指定上锁的对象，故灵活性较高。

　　在使用synchronized 块的时候，一定要遵循Brian同步规则，并对每个访问临界共享资源的方法都进行同步。