关于java:并发王者课-青铜4synchronized用法初体验

在后面的文章《双刃剑 - 了解多线程带来的平安问题》中，咱们提到了多线程状况下存在的线程平安问题。本文将以这个问题为背景，介绍如何通过应用 synchronized 关键字解这一问题。当然，在青铜阶段，咱们仍不会过多地形容其背地的原理，重点还是先体验并了解它的用法。

一、从场景中体验 synchronized

是谁击败了主宰

在峡谷中，击败主宰能够取得高额的经济收益。因而，在条件容许的状况下，大家都会争相击败主宰。于是，哪吒和敌方的兰陵王开始抢夺主宰。按规矩，谁是击败主宰的最初一击，谁便是胜利的一方。

假如主宰的初始血量是 100，咱们通过代码来模仿下：

public class Master {
    // 主宰的初始血量
    private int blood = 100;

    // 每次被击打后血量减 5
    public int decreaseBlood() {
        blood = blood - 5;
        return blood;
    }

    // 通过血量判断主宰是否还存活
    public boolean isAlive() {return blood > 0;}
}

咱们定义了哪吒和兰陵王两个线程，让他们同时攻打主宰：

 public static void main(String[] args) {final Master master = new Master();
        Thread neZhaAttachThread = new Thread() {public void run() {while (master.isAlive()) {
                    try {int remainBlood = master.decreaseBlood();
                        if (remainBlood == 0) {System.out.println("哪吒击败了主宰！");
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };

        Thread lanLingWangThread = new Thread() {public void run() {while (master.isAlive()) {
                    try {int remainBlood = master.decreaseBlood();
                        if (remainBlood == 0) {System.out.println("兰陵王击败了主宰！");
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        neZhaAttachThread.start();
        lanLingWangThread.start();}

上面是运行的后果：

兰陵王击败了主宰！哪吒击败了主宰！Process finished with exit code 0

两人居然都取得了主宰！很显然，咱们不可能承受这样的后果。然而，细看代码，你会发现这个神奇的后果其实一点也不意外，两个线程在对 blood 做并发减法时出了谬误，因为代码中压根没有必要的并发安全控制。

当然，解决办法也比较简单，在 decreaseBlood 办法上增加 synchronized 关键字即可：

public synchronized int decreaseBlood() {
       blood = blood - 5;
       return blood;
}

为什么加上 synchronized 关键字就能够了呢？这就须要往下看理解 Java 中的 锁和 同步 了。

二、意识 synchronized

1. 了解 Java 对象中的锁

在了解 synchronized 之前，咱们先简略了解下 锁的概念。在 Java 中，每个对象都会有一把锁。当多个线程都须要拜访对象时，那么就须要通过取得锁来取得许可，只有取得锁的线程能力拜访对象，并且其余线程将进入期待状态，期待其余线程开释锁。如下图所示：

2. 了解 synchronized 关键字

依据 Sun 官文文档的形容，synchronized关键字提供了一种预防 线程烦扰 和内存一致性谬误 的简略策略，即如果一个对象对多个线程可见，那么该对象变量（final润饰的除外）的读写都须要通过 synchronized 来实现。

你可能曾经留神到其中的两个要害名词：

• 线程烦扰（Thread Interference）：不同线程中运行但作用于雷同数据的两个操作交织时，就会产生烦扰。这意味着这两个操作由多个步骤组成，并且步骤程序重叠；
• 内存一致性谬误（Memory Consistency Errors）：当不同的线程对应为雷同数据的视图不统一时，将产生内存一致性谬误。内存一致性谬误的起因很简单，侥幸的是，咱们不须要具体理解这些起因，所须要的只是防止它们的策略。

从竞态的角度讲，线程烦扰对应的是Read-modify-write，而内存一致性谬误对应的则是Check-then-act。

联合 锁和 synchronized 的概念能够了解为，锁是多线程平安的根底机制，而 synchronized 是锁机制的一种实现。

三、synchronized 的四种用法

1. 在实例办法中应用 synchronized

public synchronized int decreaseBlood() {
       blood = blood - 5;
       return blood;
}

留神这段代码中的 synchronized 字段，它示意 以后办法每次能且仅能有一个线程拜访。另外，因为以后办法是实例办法，所以如果该对象存在多个实例的话，不同的实例能够由不同的线程拜访，它们之间并无协作关系。

然而，你可能曾经想到了，如果以后线程中有两个 synchronized 办法，不同的线程是否能够拜访不同的 synchronized 办法呢？

答案是：不能。

这是因为每个 实例内的同步办法，能且仅能有一个线程拜访。

2. 在静态方法中应用 synchronized

public static synchronized int decreaseBlood() {
       blood = blood - 5;
       return blood;
}

与实例办法的 synchronized 不同，静态方法的 synchronized 是基于以后办法所属的类，即 Master.class，而每个类在虚拟机上有且只有一个类对象。所以，对于同一类而言，每次有且只能有一个线程能拜访动态synchronized 办法。

当类中蕴含有多个动态的 synchronized 办法时，每次也依然有且只能有一个线程能够拜访其中的办法。

留神： 从 synchronized 在实例办法和静态方法中的利用能够看出，synchronized办法是否能容许其余线程的进入，取决于 synchronized 的参数。每个不同的参数，在同一时刻都只容许一个线程拜访。基于这样的认知，上面的两种用法就很容易了解了。

3. 在实例办法的代码块中应用 synchronized

public int decreaseBlood() {synchronized(this) {
       blood = blood - 5;
       return blood;
    }
}

在某些状况下，你不须要在整个办法层面应用 synchronized，毕竟这样的形式粒度较大，容易产生阻塞。此时，在代码块中应用synchronized 就是十分不错的抉择，如下面代码所示。

方才曾经提到，synchronized的并发限度取决于其参数，在下面这段代码中的参数是 this，即以后类的实例对象。而在后面的public synchronized int decreaseBlood() 中，synchronized的参数也是以后类的实例对象。因而，上面这两段代码是等同的：

public int decreaseBlood() {synchronized(this) {
       blood = blood - 5;
       return blood;
    }
}

public synchronized int decreaseBlood() {
       blood = blood - 5;
       return blood;
}

4. 在静态方法的代码块中应用 synchronized

同理，上面这两个办法的成果也是等同的。

public static int decreaseBlood() {synchronized(Master.class) {
       blood = blood - 5;
       return blood;
    }
}

public static synchronized int decreaseBlood() {
       blood = blood - 5;
       return blood;
}

四、synchronized 小结

后面，咱们曾经介绍了 synchronized 的几种常见用法，不用死记硬背，你只有记住 synchronized 能够承受任何 非 null对象作为参数，而每个参数在同一时刻能且只能容许一个线程拜访即可。此外，还有一些具备理论指导意义的 Tips 你能够留神下：

1. Java 中的 synchronized 关键字用于解决多线程访问共享资源时的同步，以解决 线程烦扰 和内存一致性 问题；
2. 你能够通过 代码块（code block） 或者 办法（method） 来应用 synchronized 关键字；
3. synchronized的原理基于 对象中的锁 ，当线程须要进入synchronized 润饰的办法或代码块时，它须要先 取得 锁并在执行完结后 开释 它；
4. 当线程进入 非动态（non-static）同步办法时，它取得的是对象实例（Object level）的锁。而线程进入 动态 同步办法时，它所取得的是类实例（Class level）的锁，两者没有必然关系；
5. 如果 synchronized 中应用的对象是 null，将会抛出NullPointerException 谬误；
6. synchronized对办法的性能有肯定影响，因为线程要期待获取锁；
7. 应用 synchronized 时尽量应用代码块，而不是整个办法，免得阻塞整个办法；
8. 尽量不要应用 String 类型和 原始类型 作为参数。这是因为，JVM 在解决字符串、原始类型时会对它们进行优化。比方，你本来是想对不同的字符串进行加锁，然而 JVM 认为它们是同一个，很显然这不是你想要的后果。

对于 synchronized 的可见性、指令排序等底层原理，咱们会在前面的阶段中具体介绍。

以上就是文本的全部内容，祝贺你又上了一颗星！✨

夫子的试炼

• 手写代码体验 synchronized 的不同用法。

参考资料

• https://docs.oracle.com/javas…
• https://javagoal.com/synchron…

对于作者

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