Java 类锁、对象锁、私有锁

3.6 Java类锁、对象锁、私有锁、隐式锁

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类锁和对象锁是否会冲突？对象锁和私有锁是否会冲突？通过实例来进行说明。

一、相关约定

为了明确后文的描述，先对本文涉及到的锁的相关定义作如下约定：

1. 类锁：在代码中的方法上加了static和synchronized的锁，或者synchronized(xxx.class）的代码段，如下文中的increament()；

2.对象锁：在代码中的方法上加了synchronized的锁，或者synchronized(this）的代码段，如下文中的synOnMethod()和synInMethod()；

3.私有锁：在类内部声明一个私有属性如private Object lock，在需要加锁的代码段synchronized(lock），如下文中的synMethodWithObj()。

二、测试代码

1.编写一个启动类ObjectLock

public class ObjectLock {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("start time = " + System.currentTimeMillis()+"ms");
        LockTestClass test = new LockTestClass();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread thread = new ObjThread(test, i);
            thread.start();
        }
    }
}

2.编写一个线程类ObjThread，用于启动同步方法（注意它的run方法可能会调整以进行不同的测试）

public class ObjThread extends Thread {
    LockTestClass lock;
    int i = 0;
 
    public ObjThread(LockTestClass lock, int i) {
        this.lock = lock;
        this.i = i;
    }
 
    public void run() {
        //无锁方法
//      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
        //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
        lock.synInMethod();
        //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//      lock.synOnMethod();
        //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//      lock.synMethodWithObj();
        //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
        LockTestClass.increment();
    }
}

3.再编写一个锁的测试类LockTestClass，包括各种加锁方法

public class LockTestClass {
    //用于类锁计数
    private static int i = 0;
    //私有锁
    private Object object = new Object();
 
    /**
     * <p>
     * 无锁方法
     *
     * @param threadID
     * @param thread
     */
    public void noSynMethod(long threadID, ObjThread thread) {
        System.out.println("nosyn: class obj is " + thread + ", threadId is"
                + threadID);
    }
 
    /**
     * 对象锁方法1
     */
    public synchronized void synOnMethod() {
        System.out.println("synOnMethod begins" + ", time = "
                + System.currentTimeMillis() + "ms");
        try {
            Thread.sleep(2000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("synOnMethod ends");
    }
 
    /**
     * 对象锁方法2,采用synchronized (this)来加锁
     */
    public void synInMethod() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("synInMethod begins" + ", time = "
                    + System.currentTimeMillis() + "ms");
            try {
                Thread.sleep(2000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("synInMethod ends");
        }
 
    }
 
    /**
     * 对象锁方法3
     */
    public void synMethodWithObj() {
        synchronized (object) {
            System.out.println("synMethodWithObj begins" + ", time = "
                    + System.currentTimeMillis() + "ms");
            try {
                Thread.sleep(2000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("synMethodWithObj ends");
        }
    }
 
    /**
     * 类锁
     */
    public static synchronized void increament() {
        System.out.println("class synchronized. i = " + i + ", time = "
                + System.currentTimeMillis() + "ms");
        i++;
        try {
            Thread.sleep(2000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         System.out.println("class synchronized ends.");
    }
 
}

三、测试结果

1. 测试类锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() {
        //无锁方法
//      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
        //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
        lock.synInMethod();
        //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//      lock.synOnMethod();
        //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
//      lock.synMethodWithObj();
        //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
        LockTestClass.increament();
    }

终端输出：

start time = 1413101360231ms
 synInMethod begins, time = 1413101360233ms
 synInMethod ends
 class synchronized. i = 0, time = 1413101362233ms
 synInMethod begins, time = 1413101362233ms 
 class synchronized ends. 
 synInMethod ends 
 class synchronized. i = 1, time = 1413101364233ms 
 synInMethod begins, time = 1413101364233ms 
 class synchronized ends. 
 synInMethod ends 
 class synchronized. i = 2, time = 1413101366234ms 
 class synchronized ends.

可以看到对象锁方法(synInMothod）第一次启动时比类锁方法（increament)快2秒，这是因为在synInMehtod执行时 sleep了2秒再执行的increament，而这两个方法共用一个线程，所以会慢2秒，如果increament在run中放到 synInMethod前面，那么第一次启动时就是increament快2秒。

而当类锁方法启动时，另一个线程时的对象锁方法也几乎同时启动，说明二者使用的并非同一个锁，不会产生竞争。

结论：类锁和对象锁不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

2.私有锁和对象锁，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() {
        //无锁方法
//      lock.noSynMethod(this.getId(),this);
        //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式
        lock.synInMethod();
        //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式
//      lock.synOnMethod();
        //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式
        lock.synMethodWithObj();
        //类锁方法，采用static synchronized increment的方式
//      LockTestClass.increament();
    }

终端输出：

start time = 1413121912406ms 
synInMethod begins, time = 1413121912407ms. 
synInMethod ends. 
synMethodWithObj begins, time = 1413121914407ms 
synInMethod begins, time = 1413121914407ms. 
synInMethod ends. 
synMethodWithObj ends 
synInMethod begins, time = 1413121916407ms. 
synMethodWithObj begins, time = 1413121916407ms 
synInMethod ends. 
synMethodWithObj ends 
synMethodWithObj begins, time = 1413121918407ms 
synMethodWithObj ends

和类锁和对象锁非常类似。

结论：私有锁和对象锁也不会产生竞争，二者的加锁方法不会相互影响。

3.synchronized直接加在方法上和synchronized(this)，ObjectThread的run方法修改如下：

public void run() { 
 //无锁方法 // lock.noSynMethod(this.getId(),this); 
    //对象锁方法1，采用synchronized synInMethod的方式 
 lock.synInMethod(); 
  //对象锁方法2，采用synchronized(this)的方式 
    lock.synOnMethod(); 
  //私有锁方法，采用synchronized(object)的方式 
   // lock.synMethodWithObj(); 
    //类锁方法，采用static synchronized increment的方式 
 // LockTestClass.increament(); 
}

终端输出：

start time = 1413102913278ms 
synInMethod begins, time = 1413102913279ms 
synInMethod ends 
synInMethod begins, time = 1413102915279ms 
synInMethod ends 
synOnMethod begins, time = 1413102917279ms 
synOnMethod ends 
synInMethod begins, time = 1413102919279ms 
synInMethod ends 
synOnMethod begins, time = 1413102921279ms 
synOnMethod ends 
synOnMethod begins, time = 1413102923279ms 
synOnMethod ends

 可以看到，二者严格地串行输出（当然再次执行时先运行synInMethod还是先运行synOnMethod并不是确定的，取决于谁获得了锁）。 

结论：synchronized直接加在方法上和synchronized(this)都是对当前对象加锁，二者的加锁方法够成了竞争关系，同一时刻只能有一个方法能执行。