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一.对象锁
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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此时程序的输出结果为:
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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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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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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
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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。
二、类锁
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。
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。
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执行结果;
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。
三、原理
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
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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。
四、注意
对于synchronized方法或者synchronized代码块,当出现异常时,JVM会自动释放当前线程占用的锁,因此不会由于异常导致出现死锁现象。