Java多线程并发编程 Synchronized关键字
投稿：mdxy-dxy
synchronized 关键字解析
同步锁依赖于对象，每个对象都有一个同步锁。
现有一成员变量 Test，当线程 A 调用 Test 的 synchronized 方法，线程 A 获得 Test 的同步锁，同时，线程 B 也去调用 Test 的 synchronized 方法，此时线程 B 无法获得 Test 的同步锁，必须等待线程 A 释放 Test 的同步锁才能获得从而执行对应方法的代码。
综上，正确使用 synchronized 关键字可确保原子性。
synchronized 关键字的特性应用
特性 1：
当线程 A 调用某对象的synchronized 方法 或者 synchronized 代码块时，若同步锁未释放，其他线程调用同一对象的synchronized 方法 或者 synchronized 代码块时将被阻塞，直至线程 A 释放该对象的同步锁。
DEMO1，synchronized 方法：
public class Test {
private static class Counter {
public synchronized void count() {
for (int i = 0; i < 6; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "， i = " + i);
}
}
}
private static class MyThread extends Thread {
private Counter mCounter;
public MyThread(Counter counter) {
mCounter = counter;
}
@Override
public void run() {
super.run();
mCounter.count();
}
}
public static void main(String[] var0) {
Counter counter = new Counter();
// 注：myThread1 和 myThread2 是调用同一个对象 counter
MyThread myThread1 = new MyThread(counter);
MyThread myThread2 = new MyThread(counter);
myThread1.start();
myThread2.start();
}
}
DEMO1 输出：
Thread-0， i = 0 Thread-0， i = 1 Thread-0， i = 2 Thread-0， i = 3 Thread-0， i = 4 Thread-0， i = 5 Thread-1， i = 0 Thread-1， i = 1 Thread-1， i = 2 Thread-1， i = 3 Thread-1， i = 4 Thread-1， i = 5
DEMO2，synchronized 代码块：
public class Test {
private static class Counter {
public void count() {
synchronized (this) {
for (int i = 0; i < 6; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "， i = " + i);
}
}
}
}
private static class MyThread extends Thread {
private Counter mCounter;
public MyThread(Counter counter) {
mCounter = counter;
}
@Override
public void run() {
super.run();
mCounter.count();
}
}
public static void main(String[] var0) {
Counter counter = new Counter();
MyThread myThread1 = new MyThread(counter);
MyThread myThread2 = new MyThread(counter);
myThread1.start();
myThread2.start();
}
}
DEMO2 输出：
Thread-0， i = 0 Thread-0， i = 1 Thread-0， i = 2 Thread-0， i = 3 Thread-0， i = 4 Thread-0， i = 5 Thread-1， i = 0 Thread-1， i = 1 Thread-1， i = 2 Thread-1， i = 3 Thread-1， i = 4 Thread-1， i = 5
可见，当同步锁未释放时，其他线程将被阻塞，直至获得同步锁。
而且 DEMO1 和 DEMO2 的输出结果是一样的，synchronized 方法 和 synchronized 代码块的不同之处在于 synchronized 方法 作用域较大，作用于整个方法，而 synchronized 代码块 可控制具体的作用域，更精准控制提高效率。（毕竟阻塞的都是时间啊）
DEMO3，仅修改 main 方法：
public static void main(String[] var0) {
// 注意：myThread1 和 myThread2 传入的 Counter 是两个不同的对象
MyThread myThread1 = new MyThread(new Counter());
MyThread myThread2 = new MyThread(new Counter());
myThread1.start();
myThread2.start();
}
DEMO3 输出：
Thread-0， i = 0 Thread-1， i = 0 Thread-0， i = 1 Thread-1， i = 1 Thread-1， i = 2 Thread-1， i = 3 Thread-0， i = 2 Thread-1， i = 4 Thread-0， i = 3 Thread-1， i = 5 Thread-0， i = 4 Thread-0， i = 5
同步锁基于对象，只要锁的来源一致，即可达到同步的作用。所以，但对象不一样，则不能达到同步效果。
特性 2：
当线程 A 调用某对象的synchronized 方法 或者 synchronized 代码块时，若同步锁未释放，其他线程调用同一对象的其他 synchronized 方法 或者 synchronized 代码块时将被阻塞，直至线程 A 释放该对象的同步锁。（注意：重点是其他）
DEMO4，仅修改 doOtherThings 方法的修饰：
public class Test {
private static class Counter {
public synchronized void count() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake");
}
public synchronized void doOtherThings(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
}
public static void main(String[] var0) {
final Counter counter = new Counter();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
counter.count();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
counter.doOtherThings();
}
}).start();
}
}
DEMO4 输出：
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
可见，synchronized 获得的同步锁并非仅仅锁住代码，而是锁住整个对象。
此时应提及 happens-before 原则，正因 happens-before 原则的存在才有此现象的发生。
happens-before 原则的其中一条：
管理锁定原则：一个 unLock 操作先行发生于后面对同一个锁的 lock 操作。
（此处暂不作过多解释，解释起来能再写一篇文章了）
DEMO5，仅修改 doOtherThings 方法：
public void doOtherThings(){
synchronized (this){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
}
DEMO5 输出：
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
DEMO4 和 DEMO5 的输出结果竟然一致！没错，因为他们的同步锁来源一致（都是本实例自己），所以可以达到同步效果。
// 这两个 synchronized 锁的是同一个对象
public synchronized void count(){};
public void doOtherThings(){
synchronized (this){}
}
DEMO6，去掉 doOtherThings 方法的同步关键字：
public void doOtherThings(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
DEMO6 输出：
Thread-0 sleep Thread-1 doOtherThings Thread-0 awake
当线程 A 调用某对象的synchronized 方法 或者 synchronized 代码块时，无论同步锁是否释放，其他线程调用同一对象的其他 非 synchronized 方法 或者 非 synchronized 代码块时可立即调用。
实例锁和全局锁
以上 DEMO 实现的都是实例锁。锁住（作用域）的是具体某一对象实例。
什么是全局锁？
锁住整个 Class，而非某个对象或实例。
注：单例型的实例锁不属于全局锁。
全局锁的实现：
静态 synchronized 方法
DEMO7：
public class Test {
private static class Counter {
public static synchronized void count() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake");
}
public static synchronized void doOtherThings(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
}
public static void main(String[] var0) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter.count();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter.doOtherThings();
}
}).start();
}
}
DEMO7 输出：
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
static 声明的方法为全局方法，与对象实例化无关，所以 static synchronized 方法为全局同步方法，与对象实例化无关。
synchronized 具体 Class 的代码块
DEMO8：
public class Test {
private static class Counter {
public static synchronized void count() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake");
}
public void doOtherThings(){
synchronized (Counter.class){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
}
}
public static void main(String[] var0) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter.count();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter counter = new Counter();
counter.doOtherThings();
}
}).start();
}
}
DEMO8 输出：
Thread-0 sleep Thread-0 awake Thread-1 doOtherThings
synchronized (Counter.class) 获得的同步锁是全局的，static synchronized 获得的同步锁也是全局的，同一个锁，所以达到同步效果。
区分 synchronized (this) 与 synchronized (Class.class)
DEMO9：
public class Test {
private static class Counter {
public void count() {
synchronized (this){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " awake");
}
}
public void doOtherThings(){
synchronized (Counter.class){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doOtherThings");
}
}
}
public static void main(String[] var0) {
final Counter counter = new Counter();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
counter.count();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
counter.doOtherThings();
}
}).start();
}
}
DEMO9 输出：
Thread-0 sleep Thread-1 doOtherThings Thread-0 awake
synchronized (this) 获得的是具体对象实例 counter 的锁，而 synchronized (Counter.class) 获得的是全局锁，两把不同的锁，所以不能达到同步效果。