synchronized关键字

多线程并发访问同步问题。
java中每个对象编译后的字节码中,有个头部。
头部存储着hashcode,对象垃圾回收的年龄,还有就是内部锁信息。

线程间互斥同步就是使用synchronized实现的,synchronized关键字,在编译后,会在同步块的前后,生成monitor enter和monitor exit字节码指令。关键字锁住的是对象的锁。

synchronized关键字加锁的过程是怎样?

  1. java代码碰到synchronized关键字,在编译后,会在同步块的前后,生成monitor enter和monitor exit字节码指令。
  2. 线程碰到monitor enter指令后,会先判断,这个对象的锁有没有被别的线程占用,如果没有,就占用锁,并在锁的计数器上+1(锁是可以被同一个线程重入的,所以不会存在自己死锁的情况)。
  3. 如果发现对象的锁已经被占用,线程就阻塞等待。
  4. 当拿到锁的线程执行到monitor exit时,锁的计数器-1,当对象的锁计数器为0时,表示对象的锁被释放了。别的线程可以去拿到锁,进入同步代码块了。

java的线程使用synchronized关键字同步相较于,其他的一些操作,是很重的耗性能的操作。因为在互斥等待唤醒的操作中,java线程底层是要跟操作系统内核线程去映射的。所以开发人员在使用的时候应该特别小心哈。

因为耗性能,所以也有了相应的优化的锁的概念。要根据场景去使用设置。
对象的锁有重度锁,轻量级锁,偏向锁(大概的实现思路,就跟数据库的乐观锁是一个概念)。

synchronized关键字可以作用在哪些地方,分别的作用范围是怎样?
代码块,方法,静态方法,类

  1. 作用在代码块时
    结论:synchronized代码块只会影响同一对象(因为锁的是对象)的所有synchronized代码块的同步访问,不影响不同对象的同步访问,不影响同一对象的非synchronized代码块的同步访问。
  2. 作用在方法
    结论:跟作用在代码块是一样。
public class ThreadTest implements Runnable{
    private static int count = 0;
    private synchronized void increase() {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :" + count++);
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        increase();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //同一个对象
        ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
        Thread t1 = new Thread(threadTest, "t1");
        Thread t2 = new Thread(threadTest, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果


image.png

能看出来是互斥同步的,线程2在线程1执行结束,才开始执行。

如果不同的线程作用在不同的对象上:

public static void main(String[] args) {
        //不同线程作用在不同的对象上
        Thread t1 = new Thread(new ThreadTest(), "t1");
        Thread t2 = new Thread(new ThreadTest(), "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }

运行结果:


image.png

能看出来,线程间是没有约束的。

然而,synchronized可以修饰方法,但它不属于方法的一部分,因此,synchronized关键字不能被继承。如果父类方法使用synchronized关键字,而子类中覆盖了该方法,则子类这个方法默认是不同步的,必须显式地加上synchronized关键字才会同步。但是,若在子类中调用父类相应的同步方法,则子类的方法也就相当于同步了。

  1. 作用在静态方法上
public class ThreadTest implements Runnable{
    private static int count = 0;
    private synchronized static void increase() {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :" + count++);
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        increase();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new ThreadTest(), "t1");
        Thread t2 = new Thread(new ThreadTest(), "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

两个线程作用在不同的对象上,运行结果也是互斥同步的。
结论:跟作用在方法上不同,synchronized修饰静态方法时,作用范围是整个静态方法,作用的对象是这个类的所有对象。这是因为静态方法是属于类的而不属于对象,synchronized的内部锁锁定这个类所有对象。

  1. 作用在类上
public class ThreadTest implements Runnable{
    private static int count = 0;
    private void increase() {
        synchronized (ThreadTest.class) {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :" + count++);
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        increase();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new ThreadTest(), "t1");
        Thread t2 = new Thread(new ThreadTest(), "t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

结论:作用范围是synchronized后面{}内的部分,作用的对象也是这个类的所有对象(跟作用在静态方法上一样)。

tips:

只要明白synchronized关键字是通过对象的内部锁来实现同步的,再针对具体情况具体分析(静态方法、方法、类、代码块),很快便能搞明白synchronized关键字的含义和用法。

《深入理解java虚拟机》 周志明
参考文章:https://juejin.im/entry/58070aabd20309006863772c

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