Java 多线程 —— synchronized关键字

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Java 多线程 —— synchronized关键字

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多线程的同步机制对资源进行加锁，使得在同一个时间，只有一个线程可以进行操作，同步用以解决多个线程同时访问时可能出现的问题。

同步机制可以使用synchronized关键字实现。

当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。

当synchronized方法执行完或发生异常时，会自动释放锁。

下面通过一个例子来对synchronized关键字的用法进行解析。

1.是否使用synchronized关键字的不同

public class test_Thread_1 {
    
    public static void main(String[] args)
    {
        Example example = new Example();
        Thread t1 = new Thread1(example);
        Thread t2 = new Thread1(example);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}
class Example
{
    public synchronized void exec()
    {
        for(int i=0;i<10;i++){
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("hello:"+i);
        }
    }
}
    
class Thread1 extends Thread
{
    private Example example;
    public Thread1(Example  example){
        this.example = example;
    }

     public void run(){
         example.exec();
     }

}

是否在execute()方法前加上synchronized关键字，这个例子程序的执行结果会有很大的不同。

　　如果不加synchronized关键字，则两个线程同时执行execute()方法，输出是两组并发的。

　　如果加上synchronized关键字，则会先输出一组，然后再输出下一组，说明两个线程是顺次执行的。

2.多个方法的多线程情况

public class test_Thread_2 
{
    
    public static void main(String[] args){
        Example1 example = new Example1();
        Thread t1 = new Thread3(example);
        Thread t2 = new Thread4(example);
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

class Example1 
{ 
    public synchronized void exec3()
    {
        for(int i=0;i<5;i++){
            try {
                 Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
                 //Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("hello:"+i);
        }
    }
    
    public synchronized void exec4()
    {
        try {
            Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);
            //Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println("world:"+i);
        }
    }
}

class Thread3 extends Thread
{
    private Example1 example;

    public Thread3(Example1 example) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.example = example;
    }
    
    public void run(){
        example.exec3();
    }
}

class Thread4 extends Thread
{
    private Example1 example;
    public Thread4(Example1 example) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.example = example;
    }
    public void run(){
        example.exec4();
    }
}

如果去掉synchronized关键字，则两个方法并发执行，并没有相互影响。

　　但是如例子程序中所写，即便是两个方法：

　　执行结果永远是执行完一个线程的输出再执行另一个线程的。　　

　　说明：

　　如果一个对象有多个synchronized方法，某一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的。

　　结论：

　　当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。

　　Java中的每个对象都有一个锁（lock），或者叫做监视器（monitor），当一个线程访问某个对象的synchronized方法时，将该对象上锁，其他任何线程都无法再去访问该对象的synchronized方法了（这里是指所有的同步方法，而不仅仅是同一个方法），直到之前的那个线程执行方法完毕后（或者是抛出了异常），才将该对象的锁释放掉，其他线程才有可能再去访问该对象的synchronized方法。

　　注意这时候是给对象上锁，如果是不同的对象，则各个对象之间没有限制关系。

　　尝试在代码中构造第二个线程对象时传入一个新的Example对象，则两个线程的执行之间没有什么制约关系。

3.考虑静态的同步方法

　　当一个synchronized关键字修饰的方法同时又被static修饰，之前说过，非静态的同步方法会将对象上锁，但是静态方法不属于对象，而是属于类，它会将这个方法所在的类的Class对象上锁。

　　一个类不管生成多少个对象，它们所对应的是同一个Class对象。

public class test_Thread_3 {
    
    public static void main(String[] args)
    {
        Example2 example = new Example2();
        Thread t1 = new Thread5(example);
        example = new Example2();
        Thread t2 = new Thread6(example);
        t1.start();
        t2.start();
        
    }

}

class Example2
{
    public static synchronized void exec5()
    {
        for(int i=0;i<5;i++){
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("hello:"+i);
        }
    }
    
    public static synchronized void exec6()
    {
        for(int i=0;i<5;i++){
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("world:"+i);
        }
    }
}

class Thread5 extends Thread
{
    private Example2 example;
    public Thread5(Example2 example){
        this.example = example;
    }
    public void run(){
        example.exec5();
    }
}

class Thread6 extends Thread
{
    private Example2 example;
    public Thread6(Example2 example){
        this.example = example;
    }
    public void run(){
        example.exec6();
    }
}

所以如果是静态方法的情况（exec5()和exec5()都加上static关键字），即便是向两个线程传入不同的Example对象，这两个线程仍然是互相制约的，必须先执行完一个，再执行下一个。

　　结论：

　　如果某个synchronized方法是static的，那么当线程访问该方法时，它锁的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在的类所对应的Class对象。Java中，无论一个类有多少个对象，这些对象会对应唯一一个Class对象，因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，synchronized方法时，它们的执行顺序也是顺序的，也就是说一个线程先去执行方法，执行完毕后另一个线程才开始。

4. synchronized块

synchronized块写法：

　　synchronized(object)

　　{　     

　　}

　　表示线程在执行的时候会将object对象上锁。（注意这个对象可以是任意类的对象，也可以使用this关键字）。

　　这样就可以自行规定上锁对象。

public class test_Thread_4 
{
    public static void main(String[] args){
        Example3 example = new Example3();
        Thread t1 = new Thread7(example);
        Thread t2 = new Thread8(example);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class Example3
{
    private Object object = new Object();
    public void exec1(){
        synchronized (object) 
        {
            for(int i=0;i<5;i++){
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("hello:"+i);
            }
        }
    }
    
    public void exec2(){
        synchronized (object) {
            for(int i=0;i<5;i++){
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("world:"+i);
            }
        }
    }
}

class Thread7 extends Thread
{
    private Example3 example;
    
    public Thread7(Example3 example) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.example = example;
    }
    
    public void run(){
        example.exec1();
    }
}

class Thread8 extends Thread
{
    private Example3 example;
    
    public Thread8(Example3 example) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.example = example;
    }
    
    public void run(){
        example.exec2();
    }
}

例子程序4所达到的效果和例子程序2的效果一样，都是使得两个线程的执行顺序进行，而不是并发进行，当一个线程执行时，将object对象锁住，另一个线程就不能执行对应的块。

　　synchronized方法实际上等同于用一个synchronized块包住方法中的所有语句，然后在synchronized块的括号中传入this关键字。当然，如果是静态方法，需要锁定的则是class对象。

　　可能一个方法中只有几行代码会涉及到线程同步问题，所以synchronized块比synchronized方法更加细粒度地控制了多个线程的访问，只有synchronized块中的内容不能同时被多个线程所访问，方法中的其他语句仍然可以同时被多个线程所访问（包括synchronized块之前的和之后的）。

注意：被synchronized保护的数据应该是私有的。

　　结论：

　　synchronized方法是一种粗粒度的并发控制，某一时刻，只能有一个线程执行该synchronized方法；

　　synchronized块则是一种细粒度的并发控制，只会将块中的代码同步，位于方法内、synchronized块之外的其他代码是可以被多个线程同时访问到的。

5. 示例

子线程循环5次,接着主线程循环10次,接着又回到子线程循环5次, 接着再回到主线程又循环10次,如此循环3次.

/**
 * 子线程循环5次,接着主线程循环10次,接着又回到子线程循环5次, 接着再回到主线程又循环10次,如此循环3次.
 * @ClassName: threadComunication
 * @Description:
 * @author xingle
 * @date 2014-4-24 下午7:02:55
 */
public class threadComunication {
    private static final int COUNT = 3;//一共循环3次

    public static void main(String[] args) {

        final Business business = new Business();

        for (int i = 1; i <= COUNT; i++) {
            final int index = i;
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    business.subThrad(index);
                }
            }).start();
            business.mainThread(index);
        }

    }

    static class Business {
        private static final int COUNT_SUB = 5;
        private static final int COUNT_MAIN = 10;

        private boolean dosub = true;

        public synchronized void subThrad(int index) {
            while (!dosub) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            for (int m = 0; m < COUNT_SUB; m++) {
                System.out.println("subThread " + m + " of " + index);
            }
            dosub = false;
            notifyAll();
        }

        public synchronized void mainThread(int index) {
            while (dosub) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }                
            }
            for (int n = 0; n < COUNT_MAIN; n++) {
                System.out.println("mainThread " + n + " of " + index);
            }
            dosub = true;
            notifyAll();
        }
    }
}

执行结果：

subThread 0 of 1
subThread 1 of 1
subThread 2 of 1
subThread 3 of 1
subThread 4 of 1
mainThread 0 of 1
mainThread 1 of 1
mainThread 2 of 1
mainThread 3 of 1
mainThread 4 of 1
mainThread 5 of 1
mainThread 6 of 1
mainThread 7 of 1
mainThread 8 of 1
mainThread 9 of 1
subThread 0 of 2
subThread 1 of 2
subThread 2 of 2
subThread 3 of 2
subThread 4 of 2
mainThread 0 of 2
mainThread 1 of 2
mainThread 2 of 2
mainThread 3 of 2
mainThread 4 of 2
mainThread 5 of 2
mainThread 6 of 2
mainThread 7 of 2
mainThread 8 of 2
mainThread 9 of 2
subThread 0 of 3
subThread 1 of 3
subThread 2 of 3
subThread 3 of 3
subThread 4 of 3
mainThread 0 of 3
mainThread 1 of 3
mainThread 2 of 3
mainThread 3 of 3
mainThread 4 of 3
mainThread 5 of 3
mainThread 6 of 3
mainThread 7 of 3
mainThread 8 of 3
mainThread 9 of 3

---

附：

java synchronized详解

http://www.cnblogs.com/GnagWang/archive/2011/02/27/1966606.html