浅显易懂的Sysnchronizd用法
《》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现,这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下java线程同步中的一个重要的概念synchronized.
synchronized是java中的关键字,是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种:
1. 修饰一个代码块,被修饰的代码块称为同步语句块,其作用的范围是大括号{}括起来的代码,作用的对象是调用这个代码块的对象;
2. 修饰一个方法,被修饰的方法称为同步方法,其作用的范围是整个方法,作用的对象是调用这个方法的对象;
3. 修改一个静态的方法,其作用的范围是整个静态方法,作用的对象是这个类的所有对象;
4. 修改一个类,其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分,作用主的对象是这个类的所有对象。
修饰一个代码块
- 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。我们看下面一个例子:
【demo1】:synchronized的用法
1 /** * 同步线程 */ 2 3 class syncthread implements runnable { 4 5 private static int count; 6 7 8 9 public syncthread() { 10 11 count = 0; 12 13 } 14 15 16 17 public void run() { 18 19 synchronized(this) { 20 21 for (int i = 0; i < 5; i++) { 22 23 try { 24 25 system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + (count++)); 26 27 thread.sleep(100); 28 29 } catch (interruptedexception e) { 30 31 e.printstacktrace(); 32 33 } 34 35 } 36 37 } 38 39 } 40 41 42 43 public int getcount() { 44 45 return count; 46 47 } 48 49 } 50 51 syncthread的调用: 52 53 syncthread syncthread = new syncthread(); 54 55 thread thread1 = new thread(syncthread, "syncthread1"); 56 57 thread thread2 = new thread(syncthread, "syncthread2"); 58 59 thread1.start(); 60 61 thread2.start();
结果如下:
syncthread1:0
syncthread1:1
syncthread1:2
syncthread1:3
syncthread1:4
syncthread2:5
syncthread2:6
syncthread2:7
syncthread2:8
syncthread2:9*
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。
我们再把syncthread的调用稍微改一下:
thread thread1 = new thread(new syncthread(), "syncthread1");
thread thread2 = new thread(new syncthread(), "syncthread2");
thread1.start();
thread2.start();
结果如下:
syncthread1:0
syncthread2:1
syncthread1:2
syncthread2:3
syncthread1:4
syncthread2:5
syncthread2:6
syncthread1:7
syncthread1:8
syncthread2:9
不是说一个线程执行synchronized代码块时其它的线程受阻塞吗?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,而上面的代码等同于下面这段代码:
syncthread syncthread1 = new syncthread();
syncthread syncthread2 = new syncthread();
thread thread1 = new thread(syncthread1, "syncthread1");
thread thread2 = new thread(syncthread2, "syncthread2");
thread1.start();
thread2.start();
这时创建了两个syncthread的对象syncthread1和syncthread2,线程thread1执行的是syncthread1对象中的synchronized代码(run),而线程thread2执行的是syncthread2对象中的synchronized代码(run);我们知道synchronized锁定的是对象,这时会有两把锁分别锁定syncthread1对象和syncthread2对象,而这两把锁是互不干扰的,不形成互斥,所以两个线程可以同时执行。
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。
【demo2】:多个线程访问synchronized和非synchronized代码块
1 class counter implements runnable{ 2 3 private int count; 4 5 6 7 public counter() { 8 9 count = 0; 10 11 } 12 13 14 15 public void countadd() { 16 17 synchronized(this) { 18 19 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 20 21 try { 22 23 system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + (count++)); 24 25 thread.sleep(100); 26 27 } catch (interruptedexception e) { 28 29 e.printstacktrace(); 30 31 } 32 33 } 34 35 } 36 37 } 38 39 40 41 //非synchronized代码块,未对count进行读写操作,所以可以不用synchronized 42 43 public void printcount() { 44 45 for (int i = 0; i < 5; i ++) { 46 47 try { 48 49 system.out.println(thread.currentthread().getname() + " count:" + count); 50 51 thread.sleep(100); 52 53 } catch (interruptedexception e) { 54 55 e.printstacktrace(); 56 57 } 58 59 } 60 61 } 62 63 64 65 public void run() { 66 67 string threadname = thread.currentthread().getname(); 68 69 if (threadname.equals("a")) { 70 71 countadd(); 72 73 } else if (threadname.equals("b")) { 74 75 printcount(); 76 77 } 78 79 } 80 81 }
调用代码:
counter counter = new counter();
thread thread1 = new thread(counter, "a");
thread thread2 = new thread(counter, "b");
thread1.start();
thread2.start();
结果如下:
a:0
b count:1
a:1
b count:2
a:2
b count:3
a:3
b count:4
a:4
b count:5
上面代码中countadd是一个synchronized的,printcount是非synchronized的。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。
- 指定要给某个对象加锁
【demo3】:指定要给某个对象加锁
1 /** * 银行账户类 */ 2 3 class account { 4 5 string name; 6 7 float amount; 8 9 10 11 public account(string name, float amount) { 12 13 this.name = name; 14 15 this.amount = amount; 16 17 } 18 19 //存钱 20 21 public void deposit(float amt) { 22 23 amount += amt; 24 25 try { 26 27 thread.sleep(100); 28 29 } catch (interruptedexception e) { 30 31 e.printstacktrace(); 32 33 } 34 35 } 36 37 //取钱 38 39 public void withdraw(float amt) { 40 41 amount -= amt; 42 43 try { 44 45 thread.sleep(100); 46 47 } catch (interruptedexception e) { 48 49 e.printstacktrace(); 50 51 } 52 53 } 54 55 56 57 public float getbalance() { 58 59 return amount; 60 61 } 62 63 } 64 65 66 67 /** * 账户操作类 */ 68 69 class accountoperator implements runnable{ 70 71 private account account; 72 73 public accountoperator(account account) { 74 75 this.account = account; 76 77 } 78 79 80 81 public void run() { 82 83 synchronized (account) { 84 85 account.deposit(500); 86 87 account.withdraw(500); 88 89 system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + account.getbalance()); 90 91 } 92 93 } 94 95 }
调用代码:
account account = new account("zhang san", 10000.0f);
accountoperator accountoperator = new accountoperator(account);
final int thread_num = 5;
thread threads[] = new thread[thread_num];
for (int i = 0; i < thread_num; i ++) {
threads[i] = new thread(accountoperator, "thread" + i);
threads[i].start();
}
结果如下:
thread3:10000.0
thread2:10000.0
thread1:10000.0
thread4:10000.0
thread0:10000.0
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。
public void method3(someobject obj)
{
//obj 锁定的对象
synchronized(obj)
{
// todo
}
}
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:
class test implements runnable {
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance变量
public void method()
{
synchronized(lock) {
// todo 同步代码块
}
}
public void run() {
}
}
说明:零长度的byte数组对象创建起来将比任何对象都经济――查看编译后的字节码:生成零长度的byte[]对象只需3条操作码,而object lock = new object()则需要7行操作码。
修饰一个方法
synchronized修饰一个方法很简单,就是在方法的前面加synchronized,public synchronized void method(){//todo}; 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。如将【demo1】中的run方法改成如下的方式,实现的效果一样。
*【demo4】:synchronized修饰一个方法
public synchronized void run() { for (int i = 0; i < 5; i ++) { try { system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + (count++)); thread.sleep(100); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } }
synchronized作用于整个方法的写法。
写法一:
public synchronized void method() { // todo }
写法二:
public void method() { synchronized(this) { // todo } }
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。
在用synchronized修饰方法时要注意以下几点:
1. 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
class parent { public synchronized void method() { } } class child extends parent { public synchronized void method() { } } 在子类方法中调用父类的同步方法 class parent { public synchronized void method() { } } class child extends parent { public void method() { super.method(); } }
- 在定义接口方法时不能使用synchronized关键字。
- 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。
修饰一个静态的方法
synchronized也可修饰一个静态方法,用法如下:
public synchronized static void method() { // todo }
我们知道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。我们对demo1进行一些修改如下:
【demo5】:synchronized修饰静态方法
/** * 同步线程 */ class syncthread implements runnable { private static int count; public syncthread() { count = 0; } public synchronized static void method() { for (int i = 0; i < 5; i ++) { try { system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + (count++)); thread.sleep(100); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } } public synchronized void run() { method(); } }
调用代码:
syncthread syncthread1 = new syncthread();
syncthread syncthread2 = new syncthread();
thread thread1 = new thread(syncthread1, "syncthread1");
thread thread2 = new thread(syncthread2, "syncthread2");
thread1.start();
thread2.start();
结果如下:
syncthread1:0
syncthread1:1
syncthread1:2
syncthread1:3
syncthread1:4
syncthread2:5
syncthread2:6
syncthread2:7
syncthread2:8
syncthread2:9
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。这与demo1是不同的。
修饰一个类
synchronized还可作用于一个类,用法如下:
class classname {
public void method() {
synchronized(classname.class) {
// todo
}
}
}
我们把demo5再作一些修改。
【demo6】:修饰一个类
/** * 同步线程 */ class syncthread implements runnable { private static int count; public syncthread() { count = 0; } public static void method() { synchronized(syncthread.class) { for (int i = 0; i < 5; i ++) { try { system.out.println(thread.currentthread().getname() + ":" + (count++)); thread.sleep(100); } catch (interruptedexception e) { e.printstacktrace(); } } } } public synchronized void run() { method(); } }
其效果和【demo5】是一样的,synchronized作用于一个类t时,是给这个类t加锁,t的所有对象用的是同一把锁。
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。
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