Java多线程初学者指南（10）：使用Synchronized关键字同步类方法-阿里云开发者社区

Java多线程初学者指南（10）：使用Synchronized关键字同步类方法

2017-11-08 994

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简介：

要想解决“脏数据”的问题，最简单的方法就是使用synchronized 关键字来使run 方法同步，代码如下：

public synchronized void run()
{

}

从上面的代码可以看出，只要在void 和public 之间加上synchronized 关键字，就可以使run 方法同步，也就是说，对于同一个Java 类的对象实例，run 方法同时只能被一个线程调用，并当前的run 执行完后，才能被其他的线程调用。即使当前线程执行到了run 方法中的yield 方法，也只是暂停了一下。由于其他线程无法执行run 方法，因此，最终还是会由当前的线程来继续执行。先看看下面的代码：

sychronized 关键字只和一个对象实例绑定

   class Test
  {
         public synchronized void method()
       {

       }
  }

   public class Sync implements Runnable
  {
        private Test test;
        public void run()
       {
          test.method();
       }
        public Sync(Test test)
     {
            this .test = test;
       }
      public static void main(String[] args) throws Exception
   {
         Test test1 =    new Test();
           Test test2 =    new Test();
           Sync sync1 = new Sync(test1);
         Sync sync2 = new Sync(test2);
            new Thread(sync1).start();
            new Thread(sync2).start();
   }
   }

在Test 类中的method 方法是同步的。但上面的代码建立了两个Test 类的实例，因此，test1 和test2 的method 方法是分别执行的。要想让method 同步，必须在建立Sync 类的实例时向它的构造方法中传入同一个Test 类的实例，如下面的代码所示：

Sync sync1 = new Sync(test1);

不仅可以使用synchronized来同步非静态方法，也可以使用synchronized来同步静态方法。如可以按如下方式来定义method方法：

class Test
{
public static synchronized void method() {

}
}

建立Test 类的对象实例如下：

Test test = new Test();

对于静态方法来说，只要加上了synchronized 关键字，这个方法就是同步的，无论是使用test.method() ，还是使用Test.method() 来调用method 方法，method 都是同步的，并不存在非静态方法的多个实例的问题。

在23 种设计模式中的单件（Singleton ）模式如果按传统的方法设计，也是线程不安全的，下面的代码是一个线程不安全的单件模式。

package test;

// 线程安全的Singleton模式
class Singleton
{
     private static Singleton sample;

     private Singleton()
    {
    }
     public static Singleton getInstance()
    {
         if (sample == null )
        {
            Thread.yield(); // 为了放大Singleton模式的线程不安全性
            sample = new Singleton();
        }
         return sample;
    }
}
public class MyThread extends Thread
{
     public void run()
    {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton.hashCode());
    }
     public static void main(String[] args)
    {
        Thread threads[] = new Thread[ 5 ];
         for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
            threads[i] = new MyThread();
         for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
            threads[i].start();
    }
}

在上面的代码调用yield 方法是为了使单件模式的线程不安全性表现出来，如果将这行去掉，上面的实现仍然是线程不安全的，只是出现的可能性小得多。

程序的运行结果如下：

25358555
26399554
7051261
29855319
5383406

上面的运行结果可能在不同的运行环境上有所有同，但一般这五行输出不会完全相同。从这个输出结果可以看出，通过getInstance 方法得到的对象实例是五个，而不是我们期望的一个。这是因为当一个线程执行了Thread.yield() 后，就将CPU 资源交给了另外一个线程。由于在线程之间切换时并未执行到创建Singleton 对象实例的语句，因此，这几个线程都通过了if 判断，所以，就会产生了建立五个对象实例的情况（可能创建的是四个或三个对象实例，这取决于有多少个线程在创建Singleton 对象之前通过了if 判断，每次运行时可能结果会不一样）。

要想使上面的单件模式变成线程安全的，只要为getInstance 加上synchronized 关键字即可。代码如下：

public static synchronized Singleton getInstance() {

}

当然，还有更简单的方法，就是在定义Singleton 变量时就建立Singleton 对象，代码如下：

private static final Singleton sample = new Singleton();

然后在getInstance 方法中直接将sample 返回即可。这种方式虽然简单，但不知在getInstance 方法中创建Singleton 对象灵活。读者可以根据具体的需求选择使用不同的方法来实现单件模式。

在使用synchronized 关键字时有以下四点需要注意：

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();

}
}

2. 在定义接口方法时不能使用 synchronized 关键字。

3. 构造方法不能使用 synchronized 关键字，但可以使用下节要讨论的 synchronized 块来进行同步。

4. synchronized 可以自由放置。

在前面的例子中使用都是将synchronized 关键字放在方法的返回类型前面。但这并不是synchronized 可放置唯一位置。在非静态方法中，synchronized 还可以放在方法定义的最前面，在静态方法中，synchronized 可以放在static 的前面，代码如下：

public synchronized void method();
synchronized public void method();
public static synchronized void method();
public synchronized static void method();
synchronized public static void method();

但要注意，synchronized 不能放在方法返回类型的后面，如下面的代码是错误的：

public void synchronized method();
public static void synchronized method();

synchronized 关键字只能用来同步方法，不能用来同步类变量，如下面的代码也是错误的。

public synchronized int n = 0 ;
public static synchronized int n = 0 ;

虽然使用synchronized 关键字同步方法是最安全的同步方式，但大量使用synchronized 关键字会造成不必要的资源消耗以及性能损失。虽然从表面上看synchronized 锁定的是一个方法，但实际上synchronized 锁定的是一个类。也就是说，如果在非静态方法method1 和method2 定义时都使用了synchronized ，在method1 未执行完之前，method2 是不能执行的。静态方法和非静态方法的情况类似。但静态和非静态方法不会互相影响。看看如下的代码：

package test;

public class MyThread1 extends Thread
{
     public String methodName;

     public static void method(String s)
    {
        System.out.println(s);
         while ( true )
            ;
    }
     public synchronized void method1()
    {
        method( " 非静态的method1方法 " );
    }
     public synchronized void method2()
    {
        method( " 非静态的method2方法 " );
    }
     public static synchronized void method3()
    {
        method( " 静态的method3方法 " );
    }
     public static synchronized void method4()
    {
        method( " 静态的method4方法 " );
    }
     public void run()
    {
         try
        {
            getClass().getMethod(methodName).invoke( this );
        }
         catch (Exception e)
        {
        }
    }
     public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
         for ( int i = 1 ; i <= 4 ; i ++ )
        {
            myThread1.methodName = " method " + String.valueOf(i);
             new Thread(myThread1).start();
            sleep( 100 );
        }
    }
}

运行结果如下：

非静态的method1方法
静态的method3方法

从上面的运行结果可以看出，method2 和method4 在method1 和method3 未结束之前不能运行。因此，我们可以得出一个结论，如果在类中使用synchronized 关键字来定义非静态方法，那将影响这个中的所有使用synchronized 关键字定义的非静态方法。如果定义的是静态方法，那么将影响类中所有使用synchronized 关键字定义的静态方法。这有点象数据表中的表锁，当修改一条记录时，系统就将整个表都锁住了，因此，大量使用这种同步方式会使程序的性能大幅度下降。

本文转自 androidguy 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/androidguy/214826，如需转载请自行联系原作者

Java多线程初学者指南（10）：使用Synchronized关键字同步类方法

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