本文重点:
- synchronized 的特性
- synchronized 使用示例
- ava 标准库中的线程安全类
🌴synchronized 的特性
🚩互斥
synchronized 会起到互斥效果, 某个线程执行到某个对象的 synchronized 中时, 其他线程如果也执行到
同一个对象 synchronized 就会阻塞等待.
- 进入 synchronized 修饰的代码块, 相当于 加锁
- 退出 synchronized 修饰的代码块, 相当于 解锁
synchronized用的锁是存在Java对象头里的。
可以粗略理解成, 每个对象在内存中存储的时候, 都存有一块内存表示当前的 “锁定” 状态(类似于厕所的 “有人/无人”).
- 如果当前是 “无人” 状态, 那么就可以使用, 使用时需要设为 “有人” 状态.
- 如果当前是 “有人” 状态, 那么其他人无法使用, 只能排队
后面排队的人我们可以称为“阻塞等待”
阻塞等待:针对每一把锁, 操作系统内部都维护了一个等待队列. 当这个锁被某个线程占有的时候, 其他线程尝试进行加锁, 就加不上了, 就会阻塞等待, 一直等到之前的线程解锁之后, 由操作系统唤醒一个新的线程, 再来获取到这个锁.
注意:
- 上一个线程解锁之后, 下一个线程并不是立即就能获取到锁. 而是要靠操作系统来 “唤醒”. 这也就是操作系统线程调度的一部分工作.
- 假设有 A B C 三个线程, 线程 A 先获取到锁, 然后 B 尝试获取锁, 然后 C 再尝试获取锁, 此时 B和 C 都在阻塞队列中排队等待.但是当 A 释放锁之后, 虽然 B 比 C 先来的, 但是 B 不一定就能获取到锁, 而是和 C 重新竞争, 并不遵守先来后到的规则
补充:synchronized的底层是使用操作系统的mutex lock实现的
🚩可重入
synchronized 同步块对同一条线程来说是可重入的,不会出现自己把自己锁死的问题
那么什么是可重入?怎么自己把自己锁死呢?
理解 “把自己锁死”:
一个线程没有释放锁, 然后又尝试再次加锁
- 按照之前对于锁的设定, 第二次加锁的时候, 就会阻塞等待.
- 直到第一次的锁被释放, 才能获取到第二个锁.
- 但是释放第一个锁也是由该线程来完成, 结果这个线程已经躺平了, 啥都不想干了, 也就无法进行解锁操作.
- 这时候就会死锁
举个例子:
一个滑稽老铁去上厕所,反锁厕所们后,然后不小心一个闪现出来了,还失忆了,这时候厕所没人,但是处于锁的状态,后面等待的人无法进入
这样的锁称为不可重入锁
Java 中的== synchronized 是可重入锁==, 因此没有上面的问题
代码示例
public class Counter { public int count = 0; synchronized void increase() { count++; } synchronized void increase2() { increase(); } }
在上面的代码中,
- increase 和 increase2 两个方法都加了 synchronized, 此处的 synchronized 都是针对== this 当前对象==加锁的.
- 在调用 increase2 的时候, 先加了一次锁, 执行到 increase 的时候, 又加了一次锁. (上个锁还没释放, 相当于连续加两次锁)
- 这个代码是完全没问题的.
因为 synchronized 是可重入锁
在可重入锁的内部, 包含了 “线程持有者” 和 “计数器” 两个信息.
- 如果某个线程加锁的时候, 发现锁已经被人占用, 但是恰好占用的正是自己, 那么仍然可以继续获取到锁, 并让计数器自增.
- 解锁的时候计数器递减为 0 的时候, 才真正释放锁. (才能被别的线程获取到)
🍀synchronized 的使用
synchronized 本质上要修改指定对象的 “对象头”. 从使用角度来看, synchronized 也势必要搭配一个具
体的对象来使用
synchronized的使用方法可以分为以下三种:
🚩直接修饰普通方法
锁是当前实例对象 ,进入同步代码前要获得当前实例的锁
锁的 SynchronizedDemo对象
public class SynchronizedDemo { public synchronized void methond() { } }
使用举例:
多个线程访问同一个对象的同一个方法
public class synchronizedTest implements Runnable { //共享资源 static int i =0; /** * synchronized 修饰实例方法 */ public synchronized void increase(){ i++; } @Override public void run(){ for (int j =0 ; j<10000;j++){ increase(); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { synchronizedTest test = new synchronizedTest(); Thread t1 = new Thread(test); Thread t2 = new Thread(test); t1.start(); t2.start(); t1.join(); t2.join(); System.out.println(i); } }
运行结果如下:
分析:当两个线程同时对一个对象的一个方法进行操作,只有一个线程能够抢到锁。因为一个对象只有一把锁,一个线程获取了该对象的锁之后,其他线程无法获取该对象的锁,就不能访问该对象的其他synchronized实例方法,需要等到对象被释放后才能获取,但是在对象没有被释放前,其他线程可以访问非synchronized修饰的方法
🚩修饰静态方法
锁是当前类的class对象 ,进入同步代码前要获得当前类对象的锁
锁的 SynchronizedDemo 类的对象
public class SynchronizedDemo { public synchronized static void method() { } }
使用举例:
public class synchronizedTest3 implements Runnable { //共享资源 static int i = 0; /** * synchronized 修饰静态方法 */ public static synchronized void increase() { i++; } @Override public void run() { for (int j = 0; j < 10000; j++) { increase(); } } } public class Main { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread(new synchronizedTest3()); Thread t2 = new Thread(new synchronizedTest3()); t1.start(); t2.start(); t1.join(); t2.join(); System.out.println(synchronizedTest3.i); } }
结果如下:
分析:由例子可知,两个线程实例化两个不同的对象,但是访问的方法是静态的,两个线程发生了互斥(即一个线程访问,另一个线程只能等着),因为静态方法是依附于类而不是对象的,当synchronized修饰静态方法时,锁是class对象
🚩 修饰代码块
同步方法块,锁是括号里面的对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定对象的锁
- 锁当前对象
public class SynchronizedDemo { public void method() { synchronized (this) { } } }
- 锁类对象
public class SynchronizedDemo { public void method() { synchronized (SynchronizedDemo.class) { } } }
🧭synchronized 的使用总结:
我们重点要理解,synchronized 锁的是什么. 两个线程竞争同一把锁, 才会产生阻塞等待
两个线程分别尝试获取两把不同的锁, 不会产生竞争.
🎍Java 标准库中的线程安全类
Java 标准库中很多都是线程不安全的. 这些类可能会涉及到多线程修改共享数据, 又没有任何加锁措施.
- ArrayList
- LinkedList
- HashMap
- TreeMap
- HashSet
- TreeSet
- StringBuilde
但是还有一些是线程安全的. 使用了一些锁机制来控制
- Vector (不推荐使用)
- HashTable (不推荐使用)
- ConcurrentHashMap
- StringBuffer
不推荐使用的原因是:当你使用这些类时,每一次都会伴随加锁操作,如果该操作不需要加锁,则就会造成时间浪费。
注意:String还有的虽然没有加锁, 但是不涉及 “修改”, 仍然是线程安全的
⭕总结
关于《【JavaEE初阶】 synchronized关键字详解》就讲解到这儿,感谢大家的支持,欢迎各位留言交流以及批评指正,如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注,点赞,收藏支持一下!