你真的了解 synchronized 吗？

线程安全概念

当多个线程访问某一个类（对象或方法）时，这个对象始终都能表现出正确的行为，那么这个类（对象或方法）就是线程安全的。
synchronized：可以在任意对象及方法上加锁，而加锁的这段代码称为"互斥区"或"临界区"

方法锁

public class MyThread extends Thread{
    
    private int count = 5 ;
    
    //synchronized加锁
    public synchronized void run(){
        count--;
        System.out.println(this.currentThread().getName() + " count = "+ count);
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread t1 = new Thread(myThread,"t1");
        Thread t2 = new Thread(myThread,"t2");
        Thread t3 = new Thread(myThread,"t3");
        Thread t4 = new Thread(myThread,"t4");
        Thread t5 = new Thread(myThread,"t5");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        t5.start();
    }
}

当多个线程访问 myThread 的 run 方法时，以排队的方式进行处理（这里排队是按照 CPU 分配的先后顺序而定的），一个线程想要执行synchronized 修饰的方法里的代码需要做两种操作：
1、尝试获得锁
2、如果拿到锁，执行synchronized代码体内容；拿不到锁，这个线程就会不断的尝试获得这把锁，直到拿到为止，而且是多个线程同时去竞争这把锁。（也就是会有锁竞争的问题）

对象锁

public class MultiThread {

    private static int num = 0;
    
    /** static */
    public static synchronized void printNum(String tag){
        try {
            
            if(tag.equals("a")){
                num = 100;
                System.out.println("tag a, set num over!");
                Thread.sleep(1000);
            } else {
                num = 200;
                System.out.println("tag b, set num over!");
            }
            
            System.out.println("tag " + tag + ", num = " + num);
            
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    //注意观察run方法输出顺序
    public static void main(String[] args) {
        
        //俩个不同的对象
        final MultiThread m1 = new MultiThread();
        final MultiThread m2 = new MultiThread();
        
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                m1.printNum("a");
            }
        });
        
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override 
            public void run() {
                m2.printNum("b");
            }
        });     
        
        t1.start();
        t2.start();
        
    }
}

输出结果：

方法printNum()未加static 后的输出结果：

tag b, set num over!
tag a, set num over!
tag b, num = 200
tag a, num = 100

在方法printNum()加上static 后的输出结果：

tag a, set num over!
tag a, num = 100
tag b, set num over!
tag b, num = 200

1、在本例中关键字 synchronized 取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码（方法）当做锁，所以代码中哪个线程先执行synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属对象的锁（Lock）
2、在静态方法上加 synchronized关键字，表示锁定.class类，类一级别的锁（独占.class类）。

对象锁异步同步的问题

public class MyObject {

    public synchronized void method1(){
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    /** synchronized */
    public void method2(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        final MyObject mo = new MyObject();
        
        /**
         * 分析：
         * t1线程先持有object对象的Lock锁，t2线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法
         * t1线程先持有object对象的Lock锁，t2线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步
         */
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method1();
            }
        },"t1");
        
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mo.method2();
            }
        },"t2");
        
        t1.start();
        t2.start();
        
    }
    
}

输出结果：

method2()未加synchronized关键字：

t2
t1

method2()加上synchronized关键字：

t1
t2

在本例中
1、method2()方法未加synchronized关键字， t1 线程先持有object对象的Lock锁，t2 线程可以以异步的方式调用对象中的非synchronized修饰的方法 2、如果在method2()方法上加上synchronized关键字此时，t1 线程先持有object对象的Lock`锁，t2 线程如果在这个时候调用对象中的同步（synchronized）方法则需等待，也就是同步

脏读、原子性问题

在某些情况下业务整体需要使用完整的synchronized，保持业务的原子性。

public class DirtyRead {

    private String username = "loofer";
    private String password = "123";
    
    public synchronized void setValue(String username, String password){
        this.username = username;
        
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        this.password = password;
        
        System.out.println("setValue最终结果：username = " + username + " , password = " + password);
    }
    
    public void getValue(){
        System.out.println("getValue方法得到：username = " + this.username + " , password = " + this.password);
    }
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        final DirtyRead dr = new DirtyRead();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                dr.setValue("z3", "456");       
            }
        });
        t1.start();
        Thread.sleep(1000);
        
        dr.getValue();
    }
    
}

输出结果：

getValue方法得到：username = z3 , password = 123
setValue最终结果：username = z3 , password = 456

由于使用了sleep()导致getValue()方法先执行，原本我们期望的应该是setValue()方法先执行，并且 password 应该都为 456 才对

synchronized的重入

例子1

public class SyncDubbo1 {

    public synchronized void method1(){
        System.out.println("method1..");
        method2();
    }
    public synchronized void method2(){
        System.out.println("method2..");
        method3();
    }
    public synchronized void method3(){
        System.out.println("method3..");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final SyncDubbo1 sd = new SyncDubbo1();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                sd.method1();
            }
        });
        t1.start();
    }
}

例子2

public class SyncDubbo2 {

    static class Main {
        public int i = 10;
        public synchronized void operationSup(){
            try {
                i--;
                System.out.println("Main print i = " + i);
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    static class Sub extends Main {
        public synchronized void operationSub(){
            try {
                while(i > 0) {
                    i--;
                    System.out.println("Sub print i = " + i);
                    Thread.sleep(100);      
                    this.operationSup();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Sub sub = new Sub();
                sub.operationSub();
            }
        });
        
        t1.start();
    }
}

输出结果：

例子 1：

method1..
method2..
method3..

例子2：

Sub print i = 9
Main print i = 8
Sub print i = 7
Main print i = 6
Sub print i = 5
Main print i = 4
Sub print i = 3
Main print i = 2
Sub print i = 1
Main print i = 0

synchronized 异常

public class SyncException {

    private int i = 0;
    public synchronized void operation(){
        while(true){
            try {
                i++;
                Thread.sleep(100);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " , i = " + i);
                if(i == 20){
                    //Integer.parseInt("a");
                    throw new RuntimeException();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        final SyncException se = new SyncException();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                se.operation();
            }
        },"t1");
        t1.start();
    }
}

输出结果

t1 , i = 1
t1 , i = 2
t1 , i = 3
t1 , i = 4
t1 , i = 5
t1 , i = 6
t1 , i = 7
t1 , i = 8
t1 , i = 9
Exception in thread "t1" java.lang.RuntimeException
    at com.loofer.base.sync005.SyncException.operation(SyncException.java:18)
    at com.loofer.base.sync005.SyncException$1.run(SyncException.java:32)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
t1 , i = 10

这里我们除了 main 线程外还有一个 t1 线程，当 t1 中抛出一个异常时，由于我们在operation()方法上加了锁，所以我们整个应用程序最后退出了，对于这种问题一般情况下可以采取 continue 写入日志发布告警，让应用程序继续执行。

线程细节问题

使用 synchronized 声明的方法在某些情况下是有弊端的，比如 A 线程调用同步的方法执行一个很长时间的任务，那么 B 线程必须等待比较长的时间才能执行，这样的情况下可以使用 synchronized去优化代码执行时间，也就是通常所说的减小锁的粒度。

锁对象的改变的问题

锁对象的改变问题，当使用一个对象进行加锁的时候，要注意对象本身发生改变的时候，那么持有的锁就不同。如果对象本身不发生改变，那么依然是同步的，即使是对象的属性发生了改变。

public class ChangeLock {

    private String lock = "lock";
    
    private void method(){
        synchronized (lock) {
            try {
                System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "开始");
                lock = "change lock";
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "结束");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    
        final ChangeLock changeLock = new ChangeLock();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                changeLock.method();
            }
        },"t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                changeLock.method();
            }
        },"t2");
        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
    }
}

输出结果

当前线程 : t1开始
当前线程 : t2开始
当前线程 : t1结束
当前线程 : t2结束

在本例中由于 lock 成员变量在线程执行的过程中被改变了，导致锁失效了

死锁问题

在设计程序时就应该避免双方相互持有对方的锁的情况

public class DeadLock implements Runnable{

    private String tag;
    private static Object lock1 = new Object();
    private static Object lock2 = new Object();
    
    public void setTag(String tag){
        this.tag = tag;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        if(tag.equals("a")){
            synchronized (lock1) {
                try {
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 进入lock1执行");
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock2) {
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 进入lock2执行");
                }
            }
        }
        if(tag.equals("b")){
            synchronized (lock2) {
                try {
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 进入lock2执行");
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lock1) {
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 进入lock1执行");
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        DeadLock d1 = new DeadLock();
        d1.setTag("a");
        DeadLock d2 = new DeadLock();
        d2.setTag("b");
         
        Thread t1 = new Thread(d1, "t1");
        Thread t2 = new Thread(d2, "t2");
         
        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
    }   
}

输出结果

当前线程 : t1 进入lock1执行
当前线程 : t2 进入lock2执行

在程序运行的运行时启动了两个线程，每个线程中都持有 lock1、lock2 两个锁，当 t1 运行时持有了 lock1 当 t2 运行的时候 lock2 被持有了，当 t1 运行到后面去尝试获得 lock2 就会一直等待，而 t2 继续运行尝试去获得 t1 发现被占用了也进入等待，这时就进入了互相等待的状态。也就是我们所说的死锁。

同一对象属性的修改不会影响锁的情况

public class ModifyLock {
    
    private String name ;
    private int age ;
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
    public synchronized void changeAttributte(String name, int age) {
        try {
            System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 开始");
            this.setName(name);
            this.setAge(age);
            
            System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 修改对象内容为： " 
                    + this.getName() + ", " + this.getAge());
            
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + " 结束");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final ModifyLock modifyLock = new ModifyLock();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                modifyLock.changeAttributte("张三", 20);
            }
        },"t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                modifyLock.changeAttributte("李四", 21);
            }
        },"t2");
        
        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
    }
}

输出结果

当前线程 : t1 开始
当前线程 : t1 修改对象内容为： 张三, 20
当前线程 : t1 结束
当前线程 : t2 开始
当前线程 : t2 修改对象内容为： 李四, 21
当前线程 : t2 结束

使用synchronized代码块减小锁的粒度，提高性能

public class Optimize {

    public void doLongTimeTask(){
        try {
            
            System.out.println("当前线程开始：" + Thread.currentThread().getName() + 
                    ", 正在执行一个较长时间的业务操作，其内容不需要同步");
            Thread.sleep(2000);
            
            synchronized(this){
                System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName() + 
                    ", 执行同步代码块，对其同步变量进行操作");
                Thread.sleep(1000);
            }
            System.out.println("当前线程结束：" + Thread.currentThread().getName() +
                    ", 执行完毕");
            
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final Optimize otz = new Optimize();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                otz.doLongTimeTask();
            }
        },"t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                otz.doLongTimeTask();
            }
        },"t2");
        t1.start();
        t2.start();
        
    }
}

输出结果

当前线程开始：t1, 正在执行一个较长时间的业务操作，其内容不需要同步
当前线程开始：t2, 正在执行一个较长时间的业务操作，其内容不需要同步
当前线程：t1, 执行同步代码块，对其同步变量进行操作
当前线程：t2, 执行同步代码块，对其同步变量进行操作
当前线程结束：t1, 执行完毕
当前线程结束：t2, 执行完毕

字符串加锁

public class StringLock {

    public void method() {
        //new String("字符串常量")
        synchronized (new String("字符串常量")) {
            try {
                while(true){
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "开始");
                    Thread.sleep(1000);     
                    System.out.println("当前线程 : "  + Thread.currentThread().getName() + "结束");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final StringLock stringLock = new StringLock();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                stringLock.method();
            }
        },"t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                stringLock.method();
            }
        },"t2");
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出结果

当前线程 : t1开始
当前线程 : t1结束
当前线程 : t1开始
当前线程 : t1结束
...

t1 永远持有锁，t2 永远进不去
synchronized 代码块对字符串的锁，注意String常量池的缓存功能