synchronized關鍵字可以作爲函數的修飾符,也可作爲函數內的語句,也就是平時說的同步方法和同步語句塊。如果再細的分類,synchronized可作用於instance變量、object reference(對象引用)、static函數和class literals(類名稱字面常量)身上。
在進一步闡述之前,我們需要明確幾點:
A.無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上,它取得的鎖都是對象,而不是把一段代碼或函數當作鎖――而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。
B.每個對象只有一個鎖(lock)與之相關聯。
C.實現同步是要很大的系統開銷作爲代價的,甚至可能造成死鎖,所以儘量避免無謂的同步控制。
接着來討論synchronized用到不同地方對代碼產生的影響:
假設P1、P2是同一個類的不同對象,這個類中定義了以下幾種情況的同步塊或同步方法,P1、P2就都可以調用它們。
1. 把synchronized當作函數修飾符時,示例代碼如下:
Public synchronized void methodAAA()
{
//….
}
這也就是同步方法,那這時synchronized鎖定的是哪個對象呢?它鎖定的是調用這個同步方法對象。也就是說,當一個對象P1在不同的線程中執行這個同步方法時,它們之間會形成互斥,達到同步的效果。但是這個對象所屬的Class所產生的另一對象P2卻可以任意調用這個被加了synchronized關鍵字的方法。
上邊的示例代碼等同於如下代碼:
public void methodAAA()
{
synchronized (this) // (1)
{
//…..
}
}
(1)處的this指的是什麼呢?它指的就是調用這個方法的對象,如P1。可見同步方法實質是將synchronized作用於object reference。――那個拿到了P1對象鎖的線程,纔可以調用P1的同步方法,而對P2而言,P1這個鎖與它毫不相干,程序也可能在這種情形下襬脫同步機制的控制,造成數據混亂:(
2.同步塊,示例代碼如下:
public void method3(SomeObject so)
{
synchronized(so)
{
//…..
}
}
這時,鎖就是so這個對象,誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象作爲鎖時,就可以這樣寫程序,但當沒有明確的對象作爲鎖,只是想讓一段代碼同步時,可以創建一個特殊的instance變量(它得是一個對象)來充當鎖:
class Foo implements Runnable
{
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變量
Public void methodA()
{
synchronized(lock) { //… }
}
//…..
}
注:零長度的byte數組對象創建起來將比任何對象都經濟――查看編譯後的字節碼:生成零長度的byte[]對象只需3條操作碼,而Object lock = new Object()則需要7行操作碼。
3.將synchronized作用於static 函數,示例代碼如下:
Class Foo
{
public synchronized static void methodAAA() // 同步的static 函數
{
//….
}
public void methodBBB()
{
synchronized(Foo.class) // class literal(類名稱字面常量)
}
}
代碼中的methodBBB()方法是把class literal作爲鎖的情況,它和同步的static函數產生的效果是一樣的,取得的鎖很特別,是當前調用這個方法的對象所屬的類(Class,而不再是由這個Class產生的某個具體對象了)。
記得在《Effective Java》一書中看到過將 Foo.class和 P1.getClass()用於作同步鎖還不一樣,不能用P1.getClass()來達到鎖這個Class的目的。P1指的是由Foo類產生的對象。
可以推斷:如果一個類中定義了一個synchronized的static函數A,也定義了一個synchronized 的instance函數B,那麼這個類的同一對象Obj在多線程中分別訪問A和B兩個方法時,不會構成同步,因爲它們的鎖都不一樣。A方法的鎖是Obj這個對象,而B的鎖是Obj所屬的那個Class。
小結如下:
搞清楚synchronized鎖定的是哪個對象,就能幫助我們設計更安全的多線程程序。
還有一些技巧可以讓我們對共享資源的同步訪問更加安全:
1. 定義private 的instance變量+它的 get方法,而不要定義public/protected的instance變量。如果將變量定義爲public,對象在外界可以繞過同步方法的控制而直接取得它,並改動它。這也是JavaBean的標準實現方式之一。
2. 如果instance變量是一個對象,如數組或ArrayList什麼的,那上述方法仍然不安全,因爲當外界對象通過get方法拿到這個instance對象的引用後,又將其指向另一個對象,那麼這個private變量也就變了,豈不是很危險。這個時候就需要將get方法也加上synchronized同步,並且,只返回這個private對象的clone()――這樣,調用端得到的就是對象副本的引用了。
******************
synchronized的作用(一)
synchronized的作用
一、同步方法
public synchronized void methodAAA(){
//….
}
鎖定的是調用這個同步方法的對象
測試:
a、不使用這個關鍵字修飾方法,兩個線程調用同一個對象的這個方法。
目標類:
1public class TestThread {
2 public void execute(){ //synchronized,未修飾
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
線程類:
1public class ThreadA implements Runnable{
2 TestThread test=null;
3 public ThreadA(TestThread pTest){ //對象有外部引入,這樣保證是同一個對象
4 test=pTest;
5 }
6 public void run() {
7 test.execute();
8 }
9}
調用:
1TestThread test=new TestThread();
2Runnable runabble=new ThreadA(test);
3Thread a=new Thread(runabble,"A");
4a.start();
5Thread b=new Thread(runabble,"B");
6b.start();
結果:
輸出的數字交錯在一起。說明不是同步的,兩個方法在不同的線程中是異步調用的。
b、修改目標類,增加synchronized修飾
1public class TestThread {
2 public synchronized void execute(){ //synchronized修飾
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
結果:
輸出的數字是有序的,首先輸出A的數字,然後是B,說明是同步的,雖然是不同的線程,但兩個方法是同步調用的。
注意:上面雖然是兩個不同的線程,但是是同一個實例對象。下面使用不同的實例對象進行測試。
c、每個線程都有獨立的TestThread對象。
目標類:
1public class TestThread {
2 public synchronized void execute(){ //synchronized修飾
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
線程類:
1public class ThreadA implements Runnable{
2 public void run() {
3 TestThread test=new TestThread();
4 test.execute();
5 }
6}
7
調用:
1Runnable runabble=new ThreadA();
2Thread a=new Thread(runabble,"A");
3a.start();
4Thread b=new Thread(runabble,"B");
5b.start();
結果:
輸出的數字交錯在一起。說明雖然增加了synchronized 關鍵字來修飾方法,但是不同的線程調用各自的對象實例,兩個方法仍然是異步的。
***********************
synchronized的作用(二)
引申:
對於這種多個實例,要想實現同步即輸出的數字是有序並且按線程先後順序輸出,我們可以增加一個靜態變量,對它進行加鎖(後面將說明鎖定的對象)。
修改目標類:
1public class TestThread {
2 private static Object lock=new Object(); //必須是靜態的。
3 public void execute(){
4 synchronized(lock){
5 for(int i=0;i<100;i++){
6 System.out.println(i);
7 }
8 }
9 }
10}
二、同步代碼塊
1public void method(SomeObject so){
2 synchronized(so)
3 //…..
4 }
5}
鎖定一個對象,其實鎖定的是該對象的引用(object reference)
誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。當有一個明確的對象作爲鎖時,就可以按上面的代碼寫程序,但當沒有明確的對象作爲鎖,只是想讓一段代碼同步時,可以創建一個特殊的instance變量(它必須是一個對象)來充當鎖(上面的解決方法就是增加了一個狀態鎖)。
a、鎖定一個對象,它不是靜態的
private byte[] lock = new byte[0]; // 特殊的instance變量
目標類:
1public class TestThread {
2 private Object lock=new Object();
3 public void execute(){
4 synchronized(lock){ //增加了個鎖,鎖定了對象lock,在同一個類實例中,是線程安全的,但不同的實例還是不安全的。
5
6因爲不同的實例有不同對象鎖lock
7 for(int i=0;i<100;i++){
8 System.out.println(i);
9 }
10 }
11 }
12}
其實上面鎖定一個方法,等同於下面的:
1public void execute(){
2 synchronized(this){ //同步的是當然對象
3 for(int i=0;i<100;i++){
4 System.out.println(i);
5 }
6 }
7}
***************************
synchronized的作用(三)
b、鎖定一個對象或方法,它是靜態的
這樣鎖定,它鎖定的是對象所屬的類
public synchronized static void execute(){
//...
}
等同於
1public class TestThread {
2 public static void execute(){
3 synchronized(TestThread.class){
4 //
5 }
6 }
7}
測試:
目標類:
1public class TestThread {
2 private static Object lock=new Object();
3 public synchronized static void execute(){ //同步靜態方法
4 for(int i=0;i<100;i++){
5 System.out.println(i);
6 }
7 }
8 public static void execute1(){
9 for(int i=0;i<100;i++){
10 System.out.println(i);
11 }
12 }
13 public void test(){
14 execute(); //輸出是有序的,說明是同步的
15 //execute1(); //輸出是無須的,說明是異步的
16 }
17}
線程類:調用不同的方法,於是建立了兩個線程類
1public class ThreadA implements Runnable{
2 public void run() {
3 TestThread.execute();//調用同步靜態方法
4 }
5}
6public class ThreadB implements Runnable{
7 public void run() {
8 TestThread test=new TestThread();
9 test.test();//調用非同步非靜態方法
10 }
11}
調用:
1Runnable runabbleA=new ThreadA();
2Thread a=new Thread(runabbleA,"A");
3a.start();
4Runnable runabbleB=new ThreadB();
5Thread b=new Thread(runabbleB,"B");
6b.start();
synchronized的作用(四)
注意:
1、用synchronized 來鎖定一個對象的時候,如果這個對象在鎖定代碼段中被修改了,則這個鎖也就消失了。看下面的實例:
目標類:
1public class TestThread {
2 private static final class TestThreadHolder {
3 private static TestThread theSingleton = new TestThread();
4 public static TestThread getSingleton() {
5 return theSingleton;
6 }
7 private TestThreadHolder() {
8 }
9 }
10
11 private Vector ve =null;
12 private Object lock=new Object();
13 private TestThread(){
14 ve=new Vector();
15 initialize();
16 }
17 public static TestThread getInstance(){
18 return TestThreadHolder.getSingleton();
19 }
20 private void initialize(){
21 for(int i=0;i<100;i++){
22 ve.add(String.valueOf(i));
23 }
24 }
25 public void reload(){
26 synchronized(lock){
27 ve=null;
28 ve=new Vector();
29 //lock="abc";
30 for(int i=0;i<100;i++){
31 ve.add(String.valueOf(i));
32 }
33 }
34 System.out.println("reload end");
35 }
36
37 public boolean checkValid(String str){
38 synchronized(lock){
39 System.out.println(ve.size());
40 return ve.contains(str);
41 }
42 }
43}
說明:在reload和checkValid方法中都增加了synchronized關鍵字,對lock對象進行加鎖。在不同線程中對同一個對象實例分別調用reload和checkValid方法。
在reload方法中,不修改lock對象即註釋lock="abc"; ,結果在控制檯輸出reload end後才輸出100。說明是同步調用的。
如果在reload方法中修改lock對象即去掉註釋,結果首先輸出了一個數字(當前ve的大小),然後輸出reload end。說明是異步調用的。