Java线程之Synchronized用法

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
   a、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.

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:25
 */
public class SyncThread implements Runnable {

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }


    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                for (int i = 0;i<5;i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                }
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(syncThread,"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(syncThread,"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

运行结果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8
Thread2:9

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。

把SyncThread的调用稍微改一下：

        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();

运行结果

Thread2:0
Thread1:0
Thread1:2
Thread1:3
Thread2:1
Thread2:5
Thread1:4
Thread2:6
Thread1:7
Thread2:8

这时相当于创建了两个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。
b、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

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread1
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:53
 */
public class CountThread implements Runnable{

    private static int count;

    public CountThread() {
        count = 0;
    }

    public void count() {
        synchronized(this) {
            for (int i = 0; i < 5; i ++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void print() {
        for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":count:" + (count));
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if (threadName.equals("A")) {
            count();
        } else if (threadName.equals("B")) {
            print();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CountThread countThread = new CountThread();
        Thread thread1 = new Thread(countThread, "A");
        Thread thread2 = new Thread(countThread, "B");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

上面代码中count是一个synchronized的，print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。
c、指定要给某个对象加锁

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: Account
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/18 0:04
 */
public class Account {
    String name;
    float amount;

    public Account(String name, float amount) {
        this.name = name;
        this.amount = amount;
    }
    //存钱
    public  void deposit(float amt) {
        amount += amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //取钱
    public  void withdraw(float amt) {
        amount -= amt;
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public float getBalance() {
        return amount;
    }
}

/**
 * 账户操作类
 */
class AccountOperator implements Runnable{
    private Account account;
    public AccountOperator(Account account) {
        this.account = account;
    }

    public void run() {
        synchronized (account) {
            account.deposit(500);
            account.withdraw(500);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + account.getBalance());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        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();
        }
    }
}

运行结果

Thread0:10000.0
Thread4:10000.0
Thread3:10000.0
Thread2:10000.0
Thread1:10000.0

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

 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。

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
   }
}

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

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，把SyncThread改造下：

/**
 * @author shuliangzhao
 * @Title: SyncThread
 * @ProjectName design-parent
 * @Description: TODO
 * @date 2019/6/17 23:25
 */
public class SyncThread implements Runnable {

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public static void testSync() {
            try {
                for (int i = 0;i<5;i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                }
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        testSync();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

运行结果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:0
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8

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。

修饰一个类

用法

class ClassName {
   public void method() {
      synchronized(ClassName.class) {
         // todo
      }
   }
}

public class SyncThread implements Runnable {

    private static int count;

    public SyncThread() {
        count = 0;
    }

    public static void testSync() {
        synchronized (SyncThread.class) {
            try {
                for (int i = 0;i<5;i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                }
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    @Override
    public synchronized void run() {
        testSync();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SyncThread syncThread = new SyncThread();
        Thread thread = new Thread(new SyncThread(),"Thread1");
        Thread thread1 = new Thread(new SyncThread(),"Thread2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}

运行结果

Thread1:0
Thread1:1
Thread1:2
Thread1:3
Thread1:4
Thread2:5
Thread2:6
Thread2:7
Thread2:8
Thread2:9

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。