[Java 多線程技術]（五）synchronized的特性

1. synchronized鎖重入

1.1 介紹

　　關鍵字synchronized擁有鎖重入的功能，也就是在使用synchronized時，當一個線程得到一個對象鎖後，再次請求此對象鎖時是可以再次得到該對象的鎖的。這說明在一個synchronized方法/塊內部調用本類的其他synchronized方法/塊時，是永遠可以得到鎖的。
　　例如：

public class Service1 {

    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 class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run(){
        Service1 service1 = new Service1();
        service1.method1();
    }


    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

運行結果如下：

☹ 看到這個結果的時候是茫然了，怎麼就證明是可重入鎖的了呢？
➤ “可重入鎖”的概念是：自己可以再次獲取自己的內部鎖，比如有1個線程獲得了某個對象的鎖，此時這個對象鎖還沒有釋放，當其再次想要獲取這個對象的鎖的時候還是可以獲取的，如果不可鎖重入的話，就會造成死鎖。
➤ “可重入鎖”的最大作用就是避免死鎖

1.2 分析

　　我們知道，在程序中，是無法顯式釋放對同步監視器的鎖的，而會在如下幾個情況下釋放鎖：
① 當前線程的同步方法、代碼塊執行結束的時候釋放
② 當前線程在同步方法、同步代碼塊遇到break、return終止該代碼塊或方法的時候釋放
③ 出現未處理的error或exception導致異常結束的時候釋放
④ 程序執行了同步對象wait方法，當前線程暫停，釋放鎖

　　那麼，在上面的程序中，當線程進入同步方法method1時獲得Service1的對象鎖，但是在執行method1的時候調用了同步方法method2，按照正常情況，在執行同步方法method2同樣需要獲得對象鎖，但是根據上面釋放鎖的條件，此時method1的對象鎖還沒有釋放，此時就會造成死鎖，無法繼續執行method2。但是通過上面代碼的執行結果來看，能夠正常執行method2和method3，這就說明，在一個Synchronized修飾的方法或代碼塊的內部調用本類的其他Synchronized修飾的方法或代碼塊時，是永遠可以得到鎖的。

1.3 父子可繼承性

　　可重入鎖支持在父子類繼承的環境中，示例代碼如下：

public class Service2 {
    public int i = 10;
    public synchronized void mainMethod(){
        i--;
        System.out.println("main print i="+i);
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class Service3 extends Service2 {

    public synchronized void subMethod(){
        try{
            while (i>0){
                i--;
                System.out.println("sub print i= "+i);
                Thread.sleep(100);
                this.mainMethod();
            }
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run(){
        Service3 service3 = new Service3();
        service3.subMethod();
    }


    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

運行結果如下：

此程序說明，當存在父子類繼承關係時，子類完全可以通過“可重入鎖”調用父類的同步方法。

2. 出現異常，鎖自動釋放

當一個線程執行的代碼出現異常時，其所持有的鎖會自動釋放。
驗證代碼如下：

public class Service4 {

    public synchronized void testMethod(){
        if(Thread.currentThread().getName().equals("a")){
            System.out.println("ThreadName= "+Thread.currentThread().getName()+" run beginTime="+System.currentTimeMillis());
            int i=1;
            while (i == 1){
                if((""+Math.random()).substring(0,8).equals("0.123456")){
                    System.out.println("ThreadName= "+Thread.currentThread().getName()+" run exceptionTime="+System.currentTimeMillis());
                  //Integer.parseInt("a");
                }
            }
        }else{
            System.out.println("Thread B run time= "+System.currentTimeMillis());
        }
    }
}

public class ThreadA extends Thread{

    private Service4 service4;

    public ThreadA(Service4 service4){
        this.service4 = service4;
    }

    @Override
    public void run(){
        service4.testMethod();
    }
}

public class ThreadB extends Thread{

    private Service4 service4;

    public ThreadB(Service4 service4){
        this.service4 = service4;
    }

    @Override
    public void run(){
        service4.testMethod();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Service4 service4 = new Service4();

            ThreadA a = new ThreadA(service4);
            a.setName("a");
            a.start();

            Thread.sleep(500);

            ThreadB b = new ThreadB(service4);
            b.setName("b");
            b.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意Service4類中Integer.parseInt(“a”);此時處於被註釋狀態，運行結果如下：

由於a線程沒有錯誤，while(true)，此時a線程處於無限循環狀態，鎖一直被a佔用，b線程無法獲得鎖，即無法執行b線程。

將Service4類中Integer.parseInt(“a”);解開註釋，執行的結果如下：

　　
當a線程發生錯誤時，b線程獲得鎖從而執行，由此可見，當方法出現異常時，鎖自動釋放。

3. 將任意對象作爲監視器

　　java支持對“任意對象”作爲“對象監視器”來實現同步的功能。這個“任意對象”大多數是實例變量及方法的參數，使用格式爲synchronized（非this對象x）同步代碼塊。
示例代碼如下：

public class StringLock {

    private String lock = "lock";

    public void method(){
        synchronized (lock){
            try {
                System.out.println("當前線程： "+Thread.currentThread().getName() + "開始");
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("當前線程： "+Thread.currentThread().getName() + "結束");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        final StringLock stringLock = new StringLock();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                stringLock.method();
            }
        },"t1").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                stringLock.method();
            }
        },"t2").start();
    }
}

運行結果如下：

鎖非this對象具有一定的優點：如果在一個類中有很多個synchronized方法，這時雖然能實現同步，但會受到阻塞，所以影響運行效率；但如果使用同步代碼塊鎖非this對象，則synchronized（非this）代碼塊中的程序與同步方法是異步的，不予其他鎖this同步方法爭搶this鎖，則可大大提高運行效率。

4. 同步不具有繼承性

父類的同步方法，在子類中重寫後不加同步關鍵字，是不會同步的，所以還得在子類的方法中添加synchronized關鍵字。