概览:
- 简介:作用、位置、不管制并发的影响
- 用法:对象锁和类锁
- 多线程拜访同步办法的 7 种状况
- 性质:可重入、不可中断
- 原理:加解锁原理、可重入原理、可见性原理
- 缺点:效率低、不够灵便、无奈预判是否胜利获取到锁
- 如何抉择 Lock 或 Synchronized
- 如何进步性能、JVM 如何决定哪个线程获取锁
- 总结
后续会有代码演示,测试环境 JDK8、IDEA
一、简介
1、作用
可能保障在同一时刻最多只有一个线程执行该代码,以保障并发平安的成果。
2、位置
- Synchronized 是 Java 关键字,Java 原生反对
- 最根本的互斥同步伎俩
- 并发编程的元老级别
3、不管制并发的影响
测试:两个线程同时 a ++,猜一下后果
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 不应用 synchronized, 两个线程同时 a ++
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedTest1 implements Runnable{static SynchronizedTest1 st = new SynchronizedTest1();
static int a = 0;
/**
* 不应用 synchronized, 两个线程同时 a ++
*/
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(st);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(a);
}
@Override
public void run(){for(int i=0; i<10000; i++){a++;}
}
}
预期是 20000,但屡次执行的后果都小于 20000
10108
11526
10736
...
二、用法:对象锁和类锁
1、对象锁
- 代码块模式:手动指定锁对象
- 办法锁模式:synchronized 润饰办法,锁对象默认为 this
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 对象锁实例: 代码块模式
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedTest2 implements Runnable{static SynchronizedTest2 st = new SynchronizedTest2();
public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(st);
t1.start();
t2.start();
while(t1.isAlive() || t2.isAlive()){ }
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){synchronized (this){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
}
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 对象锁实例:synchronized 办法
* @author JSON
*/
public class SynchronizedTest3 implements Runnable{static SynchronizedTest3 st = new SynchronizedTest3();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(st);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public synchronized void method(){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
后果:
开始执行:Thread-0
执行完结:Thread-0
开始执行:Thread-1
执行完结:Thread-1
run over
2、类锁
概念:Java 类可能有多个对象,但只有一个 Class 对象
实质: 所谓的类锁,不过是 Class 对象的锁而已
用法和成果: 类锁只能在同一时刻被一个对象领有
模式 1:synchronized 加载 static 办法上
模式 2:synchronized(*.class) 代码块
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 类锁:synchronized 加载 static 办法上
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedTest4 implements Runnable{static SynchronizedTest4 st1 = new SynchronizedTest4();
static SynchronizedTest4 st2 = new SynchronizedTest4();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(st1);
Thread t2 = new Thread(st2);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public static synchronized void method(){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 类锁:synchronized(*.class) 代码块
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedTest5 implements Runnable{static SynchronizedTest4 st1 = new SynchronizedTest4();
static SynchronizedTest4 st2 = new SynchronizedTest4();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(st1);
Thread t2 = new Thread(st2);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public void method(){synchronized(SynchronizedTest5.class){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
}
后果:
开始执行:Thread-0
执行完结:Thread-0
开始执行:Thread-1
执行完结:Thread-1
run over
三、多线程拜访同步办法的 7 种状况
- 两个线程同时拜访一个对象的雷同的 synchronized 办法
- 两个线程同时拜访两个对象的雷同的 synchronized 办法
- 两个线程同时拜访两个对象的雷同的 static 的 synchronized 办法
- 两个线程同时拜访同一对象的 synchronized 办法与非 synchronized 办法
- 两个线程拜访同一对象的不同的 synchronized 办法
- 两个线程同时拜访同一对象的 static 的 synchronized 办法与非 static 的 synchronized 办法
- 办法抛出异样后,会开释锁吗
认真看上面示例代码后果输入的后果,留神输入工夫距离,来预测论断
场景 1:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程同时拜访一个对象的雷同的 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene1 implements Runnable{static SynchronizedScene1 ss = new SynchronizedScene1();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss);
Thread t2 = new Thread(ss);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public synchronized void method(){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 2:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程同时拜访两个对象的雷同的 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene2 implements Runnable{static SynchronizedScene2 ss1 = new SynchronizedScene2();
static SynchronizedScene2 ss2 = new SynchronizedScene2();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss2);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public synchronized void method(){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 3:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程同时拜访两个对象的雷同的 static 的 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene3 implements Runnable{static SynchronizedScene3 ss1 = new SynchronizedScene3();
static SynchronizedScene3 ss2 = new SynchronizedScene3();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss2);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method();
}
public synchronized static void method(){System.out.println("开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 4:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程同时拜访同一对象的 synchronized 办法与非 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene4 implements Runnable{static SynchronizedScene4 ss1 = new SynchronizedScene4();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss1);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){
// 模仿两个线程同时拜访 synchronized 办法与非 synchronized 办法
if(Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")){method1();
}else{method2();
}
}
public void method1(){System.out.println("method1 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method1 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
public synchronized void method2(){System.out.println("method2 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method2 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 5:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程拜访同一对象的不同的 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene5 implements Runnable{static SynchronizedScene5 ss1 = new SynchronizedScene5();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss1);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){
// 模仿两个线程同时拜访不同的 synchronized 办法
if(Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")){method1();
}else{method2();
}
}
public synchronized void method1(){System.out.println("method1 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method1 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
public synchronized void method2(){System.out.println("method2 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method2 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 6:
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 两个线程同时拜访同一对象的 static 的 synchronized 办法与非 static 的 synchronized 办法
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene6 implements Runnable{static SynchronizedScene6 ss1 = new SynchronizedScene6();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss1);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){
// 模仿两个线程同时拜访 static 的 synchronized 办法与非 static 的 synchronized 办法
if(Thread.currentThread().getName().equals("Thread-0")){method1();
}else{method2();
}
}
public static synchronized void method1(){System.out.println("method1 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method1 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
public synchronized void method2(){System.out.println("method2 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
System.out.println("method2 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
场景 7:
在公众号顶级架构师回复“架构整洁”,获取惊喜礼包。
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 办法抛出异样后,会开释锁吗
*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene7 implements Runnable{static SynchronizedScene7 ss1 = new SynchronizedScene7();
public static void main(String[] args) throws Exception{Thread t1 = new Thread(ss1);
Thread t2 = new Thread(ss1);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("run over");
}
@Override
public void run(){method1();
}
public synchronized void method1(){System.out.println("method1 开始执行:" + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模仿执行内容
Thread.sleep(3000);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}
// 模仿异样
throw new RuntimeException();
//System.out.println("method1 执行完结:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
总结:
1、两个线程同时拜访一个对象的雷同的 synchronized 办法
同一实例领有同一把锁,其余线程必然期待,程序执行
2、两个线程同时拜访两个对象的雷同的 synchronized 办法
不同的实例领有的锁是不同的,所以不影响,并行执行
3、两个线程同时拜访两个对象的雷同的 static 的 synchronized 办法
动态同步办法,是类锁,所有实例是同一把锁,其余线程必然期待,程序执行
4、两个线程同时拜访同一对象的 synchronized 办法与非 synchronized 办法
非 synchronized 办法不受影响,并行执行
5、两个线程拜访同一对象的不同的 synchronized 办法
同一实例领有同一把锁,所以程序执行(阐明:锁的是 this 对象 == 同一把锁)
6、两个线程同时拜访同一对象的 static 的 synchronized 办法与非 static 的 synchronized 办法
static 同步办法是类锁,非 static 是对象锁,原理上是不同的锁,所以不受影响,并行执行
7、办法抛出异样后,会开释锁吗
会主动开释锁,这里区别 Lock,Lock 须要显示的开释锁
3 个核心思想:
- 一把锁只能同时被一个线程获取,没有拿到锁的线程必须期待(对应 1、5 的情景)
- 每个实例都对应有本人的一把锁,不同的实例之间互不影响;例外:锁对象是 *.class 以及 synchronized 被 static 润饰的时候,所有对象共用同一把锁(对应 2、3、4、6 情景)
- 无论是办法失常执行结束还是办法抛出异样,都会开释锁(对应 7 情景)
补充:
问题:目前进入到被 synchronized 润饰的办法,这个办法里边调用了非 synchronized 办法,是线程平安的吗?在公众号顶级架构师回复“架构整洁”,获取惊喜礼包。
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
/**
* 目前进入到被 synchronized 润饰的办法,这个办法里边调用了非 synchronized 办法,是线程平安的吗?*
* @author JSON
*/
public class SynchronizedScene8 {public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {method1();
}).start();
new Thread(() -> {method1();
}).start();}
public static synchronized void method1() {method2();
}
private static void method2() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入非 Synchronized 办法");
try {Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "完结非 Synchronized 办法");
}
}
论断:这样是线程平安的
四、性质
1、可重入
指的是同一线程的外层函数获取锁之后,内层函数能够间接再次获取该锁
Java 典型的可重入锁:synchronized、ReentrantLock
益处: 防止死锁,晋升封装性
粒度: 线程而非调用
- 状况 1:证实同一办法是可重入的
- 状况 2:证实可重入不要求是同一办法
- 状况 3:证实可重入不要求是同一类中的
2、不可中断
一旦这个锁被别的线程获取了,如果我当初想取得,我只能抉择期待或者阻塞,直到别的线程开释这个锁,如果别的线程永远不开释锁,那么我只能永远的期待上来。
相比之下,Lock 类能够领有中断的能力,第一点:如果我感觉我期待的工夫太长了,有权中断当初曾经获取到锁的线程执行;第二点:如果我感觉我期待的工夫太长了不想再等了,也能够退出。
五、原理
1、加解锁原理(景象、机会、深刻 JVM 看字节码)
景象: 每一个类的实例对应一把锁,每一个 synchronized 办法都必须首先取得调用该办法的类的实例的锁,方能执行,否则就会阻塞,办法执行实现或者抛出异样,锁被开释,被阻塞线程能力获取到该锁,执行。
获取和开释锁的机会: 内置锁或监视器锁
package cn.jsonshare.java.base.synchronizedtest;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* method1 等价于 method2
*
* @author JSON
* @date 2019-08-29
*/
public class SynchronizedToLock1 {Lock lock = new ReentrantLock();
public synchronized void method1(){System.out.println("执行 method1");
}
public void method2(){lock.lock();
try {System.out.println("执行 method2");
}catch (Exception e){e.printStackTrace();
}finally {lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {SynchronizedToLock1 sl = new SynchronizedToLock1();
// method1 等价于 method2
sl.method1();
sl.method2();}
}
深刻 JVM 看字节码:
...
monitorenter 指令
...
monitorexit 指令
...
2、可重入原理(加锁次数计数器)
JVM 负责跟踪对象被加锁的次数
线程第一次给对象加锁的时候,计数变为 1,每当这个雷同的线程在此对象上再次取得锁时,计数会递增
每当工作来到时,计数递加,当计数为 0 的时候,锁被齐全开释
3、可见性原理(内存模型)
Java 内存模型
线程 A 向线程 B 发送数据的过程(JMM 管制)
synchronized 关键字实现可见性:
被 synchronized 润饰,那么执行实现后,对对象所做的任何批改都要在开释锁之前,都要从线程内存写入到主内存,所以主内存中的数据是最新的。
六、缺点
1、效率低
1)、锁的开释状况少(线程执行实现或者异常情况开释)
2)、试图取得锁时不能设定超时(只能期待)
3)、不能中断一个正在试图取得锁的线程(不能中断)
2、不够灵便
加锁和开释的机会比拟繁多,每个锁仅有繁多的条件(某个对象),可能是不够的
比方:读写锁更灵便
3、无奈预判是否胜利获取到锁
七、常见问题
1、synchronized 关键字留神点:
- 锁对象不能为空
- 作用域不宜过大
- 防止死锁
2、如何抉择 Lock 和 synchronized 关键字?
总结倡议(优先防止出错的准则):
- 如果能够的话,尽量优先应用 java.util.concurrent 各种类(不须要思考同步工作,不容易出错)
- 优先应用 synchronized,这样能够缩小编写代码的量,从而能够缩小出错率
- 若用到 Lock 或 Condition 独有的个性,才应用 Lock 或 Condition
八、总结
一句话总结 synchronized:
JVM 会主动通过应用 monitor 来加锁和解锁,保障了同一时刻只有一个线程能够执行指定的代码,从而保障线程平安,同时具备可重入和不可中断的个性。
我的库存,须要的小伙伴请点击我的 GitHub 收费支付