Java中synchronized同步锁四种用法及作用范围

Java中synchronized同步锁用法及作用范围 - 在梅边的专栏 - CSDN博客
https://blog.csdn.net/yx0628/article/details/79086511

Java中synchronized同步锁用法及作用范围

Java 中的 synchronized 关键字可以在多线程环境下用来作为线程安全的同步锁。本文主要对 synchronized 的作用，以及其有效范围进行讨论。 
Java中的对象锁和类锁：java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是，两个锁实际是有很大的区别的，对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的。

synchronized 关键字主要有以下几种用法： 
- 非静态方法的同步； 
- 静态方法的同步； 
- 代码块。

下面分对象锁和类锁来分别说明 synchronized 用法：

对象锁

非静态方法使用 synchronized 修饰的写法，修饰实例方法时，锁定的是当前对象：

    public synchronized void test(){
        // TODO
    }

代码块使用 synchronized 修饰的写法，使用代码块，如果传入的参数是 this，那么锁定的也是当前的对象：

    public void test(){
        synchronized (this) {
            // TODO
        }
    }

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

下面通过例子来说明对象锁： 
定义一个类，方法如下，将 count 自减，从 5 到 0：

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用方法如下：

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

两个线程 thread1 和 thread2，同时访问对象的方法，由于该方法是 synchronized 关键字修饰的，那么这两个线程都需要获得该对象锁，一个获得后另一个线程必须等待。所以我们可以猜测运行结果应该是，一个线程执行完毕后，另一个线程才开始执行，运行例子，输出打印结果如下：

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

（另：thread1 和 thread2 谁先执行并不一定） 
本例对于对象锁进行了基础的解释。但是对象锁的范围是怎样的，对象的某个同步方法被一个线程访问后，其他线程能不能访问该对象的其他同步方法，以及是否可以访问对象的其他非同步方法呢，下面对两种进行验证：

对两个同步方法两个线程的验证： 
修改类如下，加入 minus2() 方法，和 minus() 方法一样：

package com.test.run;

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public synchronized void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用如下，两个线程访问不同的方法：

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }

}

输出结果如下：

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

可以看到，某个线程得到了对象锁之后，该对象的其他同步方法是锁定的，其他线程是无法访问的。 
下面看是否能访问非同步方法： 
修改类代码如下，将 minus2() 的 synchronized 修饰去掉，代码如下：

public class TestSynchronized {

    public synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用的类不变，如下：

public class Run2 {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

• 执行结果如下：

Thread-1 - 4
Thread-0 - 4
Thread-1 - 3
Thread-0 - 3
Thread-1 - 2
Thread-0 - 2
Thread-1 - 1
Thread-0 - 1
Thread-1 - 0
Thread-0 - 0

可以看到，结果是交替的，说明线程是交替执行的，说明如果某个线程得到了对象锁，但是另一个线程还是可以访问没有进行同步的方法或者代码。进行了同步的方法（加锁方法）和没有进行同步的方法（普通方法）是互不影响的，一个线程进入了同步方法，得到了对象锁，其他线程还是可以访问那些没有同步的方法（普通方法）。当获取到与对象关联的内置锁时，并不能阻止其他线程访问该对象，当某个线程获得对象的锁之后，只能阻止其他线程获得同一个锁。

类锁

类锁需要 synchronized 来修饰静态 static 方法，写法如下：

    public static synchronized void test(){
        // TODO
    }

或者使用代码块，需引用当前的类：

    public static void test(){
        synchronized (TestSynchronized.class) {
            // TODO
        }
    }

举例说明类锁的作用：

public class TestSynchronized {

    public static synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

• 测试调用类如下：

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

输出结果如下：

Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-0 - 2
Thread-0 - 1
Thread-0 - 0
Thread-1 - 4
Thread-1 - 3
Thread-1 - 2
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0

可以看到，类锁和对象锁其实是一样的，由于静态方法是类所有对象共用的，所以进行同步后，该静态方法的锁也是所有对象唯一的。每次只能有一个线程来访问对象的该非静态同步方法。 
类锁的作用和对象锁类似，但是作用范围是否和对象锁一致呢，下面看对象锁和类锁是否等同： 
修改类，两个同步方法，其中一个是静态的：

public class TestSynchronized {

    public static synchronized void minus() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

    public synchronized void minus2() {
        int count = 5;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + count);
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }

}

测试调用类如下，静态方法直接用类调用，实例方法由对象来调用：

public class Run {

    public static void main(String[] args) {

        final TestSynchronized test = new TestSynchronized();

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                TestSynchronized.minus();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test.minus2();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

    }

}

运行结果：

Thread-1 - 4
Thread-0 - 4
Thread-0 - 3
Thread-1 - 3
Thread-0 - 2
Thread-1 - 2
Thread-0 - 1
Thread-1 - 1
Thread-1 - 0
Thread-0 - 0

可以看到两个线程是交替进行的，也就是说类锁和对象锁是不一样的锁，是互相独立的。

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synchronized的四种用法 - 行走江湖的少侠哥 - CSDN博客
https://blog.csdn.net/sinat_32588261/article/details/72880159

synchronized的四种用法

一 修饰方法

Synchronized修饰一个方法很简单，就是在方法的前面加synchronized，synchronized修饰方法和修饰一个代码块类似，只是作用范围不一样，修饰代码块是大括号括起来的范围，而修饰方法范围是整个函数。

例如：

方法一

1. public synchronized void method()

2. {

3. // todo

4. }

方法二

1. public void method()

2. {

3. synchronized(this) {

4. // todo

5. }

6. }

写法一修饰的是一个方法，写法二修饰的是一个代码块，但写法一与写法二是等价的，都是锁定了整个方法时的内容。

synchronized关键字不能继承。 
虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，因此，synchronized关键字不能被继承。如果在父类中的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，在子类中的这个方法默认情况下并不是同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。当然，还可以在子类方法中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类的同步方法，因此，子类的方法也就相当于同步了。这两种方式的例子代码如下： 
在子类方法中加上synchronized关键字

1. class Parent {

2. public synchronized void method() { }

3. }

4. class Child extends Parent {

5. public synchronized void method() { }

6. }

在子类方法中调用父类的同步方法

1. class Parent {

2. public synchronized void method() { }

3. }

4. class Child extends Parent {

5. public void method() { super.method(); }

6. }

1. 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
2. 构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步。 

二 修饰一个代码块

1）一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞

注意下面两个程序的区别

1. class SyncThread implements Runnable {

2. private static int count;

3.  

4. public SyncThread() {

5. count = 0;

6. }

7.  

8. public void run() {

9. synchronized(this) {

10. for (int i = 0; i < 5; i++) {

11. try {

12. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));

13. Thread.sleep(100);

14. } catch (InterruptedException e) {

15. e.printStackTrace();

16. }

17. }

18. }

19. }

20.  

21. public int getCount() {

22. return count;

23. }

24. }

25.  

26. public class Demo00 {

27. public static void main(String args[]){

28. //test01

29. // SyncThread s1 = new SyncThread();

30. // SyncThread s2 = new SyncThread();

31. // Thread t1 = new Thread(s1);

32. // Thread t2 = new Thread(s2);

33. //test02

34. SyncThread s = new SyncThread();

35. Thread t1 = new Thread(s);

36. Thread t2 = new Thread(s);

37.  

38. t1.start();

39. t2.start();

40. }

41. }

test01的运行结果

test02的运行结果

当两个并发线程(thread1和thread2)访问同一个对象(syncThread)中的synchronized代码块时，在同一时刻只能有一个线程得到执行，另一个线程受阻塞，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。Thread1和thread2是互斥的，因为在执行synchronized代码块时会锁定当前的对象，只有执行完该代码块才能释放该对象锁，下一个线程才能执行并锁定该对象

为什么上面的例子中thread1和thread2同时在执行。这是因为synchronized只锁定对象，每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。

2）当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。 

例：

1. class Counter implements Runnable{

2. private int count;

3.  

4. public Counter() {

5. count = 0;

6. }

7.  

8. public void countAdd() {

9. synchronized(this) {

10. for (int i = 0; i < 5; i ++) {

11. try {

12. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));

13. Thread.sleep(100);

14. } catch (InterruptedException e) {

15. e.printStackTrace();

16. }

17. }

18. }

19. }

20.  

21. //非synchronized代码块，未对count进行读写操作，所以可以不用synchronized

22. public void printCount() {

23. for (int i = 0; i < 5; i ++) {

24. try {

25. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count:" + count);

26. Thread.sleep(100);

27. } catch (InterruptedException e) {

28. e.printStackTrace();

29. }

30. }

31. }

32.  

33. public void run() {

34. String threadName = Thread.currentThread().getName();

35. if (threadName.equals("A")) {

36. countAdd();

37. } else if (threadName.equals("B")) {

38. printCount();

39. }

40. }

41. }

42.  

43. public class Demo00{

44. public static void main(String args[]){

45. Counter counter = new Counter();

46. Thread thread1 = new Thread(counter, "A");

47. Thread thread2 = new Thread(counter, "B");

48. thread1.start();

49. thread2.start();

50. }

51. }

可以看见B线程的调用是非synchronized,并不影响A线程对synchronized部分的调用。从上面的结果中可以看出一个线程访问一个对象的synchronized代码块时，别的线程可以访问该对象的非synchronized代码块而不受阻塞。

3）指定要给某个对象加锁

1. /**

2. * 银行账户类

3. */

4. class Account {

5. String name;

6. float amount;

7.  

8. public Account(String name, float amount) {

9. this.name = name;

10. this.amount = amount;

11. }

12. //存钱

13. public void deposit(float amt) {

14. amount += amt;

15. try {

16. Thread.sleep(100);

17. } catch (InterruptedException e) {

18. e.printStackTrace();

19. }

20. }

21. //取钱

22. public void withdraw(float amt) {

23. amount -= amt;

24. try {

25. Thread.sleep(100);

26. } catch (InterruptedException e) {

27. e.printStackTrace();

28. }

29. }

30.  

31. public float getBalance() {

32. return amount;

33. }

34. }

35.  

36. /**

37. * 账户操作类

38. */

39. class AccountOperator implements Runnable{

40. private Account account;

41. public AccountOperator(Account account) {

42. this.account = account;

43. }

44.  

45. public void run() {

46. synchronized (account) {

47. account.deposit(500);

48. account.withdraw(500);

49. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());

50. }

51. }

52. }

53.  

54. public class Demo00{

55.  

56. //public static final Object signal = new Object(); // 线程间通信变量

57. //将account改为Demo00.signal也能实现线程同步

58. public static void main(String args[]){

59. Account account = new Account("zhang san", 10000.0f);

60. AccountOperator accountOperator = new AccountOperator(account);

61.  

62. final int THREAD_NUM = 5;

63. Thread threads[] = new Thread[THREAD_NUM];

64. for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i ++) {

65. threads[i] = new Thread(accountOperator, "Thread" + i);

66. threads[i].start();

67. }

68. }

69. }

运行结果

在AccountOperator 类中的run方法里，我们用synchronized 给account对象加了锁。这时，当一个线程访问account对象时，其他试图访问account对象的线程将会阻塞，直到该线程访问account对象结束。也就是说谁拿到那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，就可以用类似下面这样的方式写程序。

1. public void method3(SomeObject obj)

2. {

3. //obj 锁定的对象

4. synchronized(obj)

5. {

6. // todo

7. }

8. }

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对象来充当锁：

1. class Test implements Runnable

2. {

3. private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量

4. public void method()

5. {

6. synchronized(lock) {

7. // todo 同步代码块

8. }

9. }

10.  

11. public void run() {

12.  

13. }

14. }

本例中去掉注释中的signal可以看到同样的运行结果

三 修饰一个静态的方法

Synchronized也可修饰一个静态方法，用法如下：

1. public synchronized static void method() {

2. // todo

3. }

静态方法是属于类的而不属于对象的。同样的，synchronized修饰的静态方法锁定的是这个类的所有对象。

1. /**

2. * 同步线程

3. */

4. class SyncThread implements Runnable {

5. private static int count;

6.  

7. public SyncThread() {

8. count = 0;

9. }

10.  

11. public synchronized static void method() {

12. for (int i = 0; i < 5; i ++) {

13. try {

14. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));

15. Thread.sleep(100);

16. } catch (InterruptedException e) {

17. e.printStackTrace();

18. }

19. }

20. }

21.  

22. public synchronized void run() {

23. method();

24. }

25. }

26.  

27. public class Demo00{

28.  

29. public static void main(String args[]){

30. SyncThread syncThread1 = new SyncThread();

31. SyncThread syncThread2 = new SyncThread();

32. Thread thread1 = new Thread(syncThread1, "SyncThread1");

33. Thread thread2 = new Thread(syncThread2, "SyncThread2");

34. thread1.start();

35. thread2.start();

36. }

37. }

syncThread1和syncThread2是SyncThread的两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。这是因为run中调用了静态方法method，而静态方法是属于类的，所以syncThread1和syncThread2相当于用了同一把锁。

四  修饰一个类

Synchronized还可作用于一个类，用法如下：

1. class ClassName {

2. public void method() {

3. synchronized(ClassName.class) {

4. // todo

5. }

6. }

7. }

1. /**

2. * 同步线程

3. */

4. class SyncThread implements Runnable {

5. private static int count;

6.  

7. public SyncThread() {

8. count = 0;

9. }

10.  

11. public static void method() {

12. synchronized(SyncThread.class) {

13. for (int i = 0; i < 5; i ++) {

14. try {

15. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));

16. Thread.sleep(100);

17. } catch (InterruptedException e) {

18. e.printStackTrace();

19. }

20. }

21. }

22. }

23.  

24. public synchronized void run() {

25. method();

26. }

27. }

本例的的给class加锁和上例的给静态方法加锁是一样的，所有对象公用一把锁

总结

A. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，如果它作用的对象是非静态的，则它取得的锁是对象；如果synchronized作用的对象是一个静态方法或一个类，则它取得的锁是对类，该类所有的对象同一把锁。 
B. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联，谁拿到这个锁谁就可以运行它所控制的那段代码。 
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。