詳解synchronized鎖的各種用法及注意事項(xiàng)
1 前言
本文主要通過(guò)簡(jiǎn)單的demo來(lái)闡述synchronized鎖的各種用法以及使用synchronized鎖的相關(guān)注意事項(xiàng)，記錄下來(lái)同時(shí)也方便自己記憶。
synchronized鎖是jvm內(nèi)置的鎖，不同于ReentrantLock鎖。synchronized關(guān)鍵字可以修飾方法，也可以修飾代碼塊。synchronized關(guān)鍵字修飾方法時(shí)可以修飾靜態(tài)方法，也可以修飾非靜態(tài)方法；同樣，synchronized關(guān)鍵字修飾代碼塊時(shí)可以修飾對(duì)象，也可以修飾類(lèi)。當(dāng)然，synchronized修飾靜態(tài)方法/類(lèi)和非靜態(tài)方法/對(duì)象時(shí)的作用范圍是不同的。下面通過(guò)各種demo來(lái)詳解synchronized的各種用法及注意事項(xiàng)。
2 synchronized類(lèi)鎖
這里所說(shuō)的synchronized類(lèi)鎖的作用范圍是類(lèi)級(jí)別的，不會(huì)因?yàn)橥粋€(gè)類(lèi)的不同對(duì)象執(zhí)行而失效。
2.1 synchronized修飾同一個(gè)類(lèi)的兩個(gè)靜態(tài)方法時(shí)互斥
public class SynchronizeAndClassLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一個(gè)ClassLock對(duì)象
new ClassLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一個(gè)ClassLock對(duì)象
new ClassLock().test2();
}).start();
}
}
class ClassLock {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
// 【注意】public static void test2(){ 不會(huì)互斥，因?yàn)榇藭r(shí)test2沒(méi)有使用類(lèi)鎖。
public synchronized static void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】?jī)蓚€(gè)線程分別同時(shí)執(zhí)行同一個(gè)類(lèi)產(chǎn)生的不同對(duì)象的兩個(gè)不同 synchronized static方法，類(lèi)鎖生效，雖然是不同對(duì)象，因?yàn)閮蓚€(gè)線程使用的是同一個(gè)類(lèi)鎖。反過(guò)來(lái)，假如test2方法沒(méi)有synchronized修飾的話，只有test1方法有被synchronized修飾，此時(shí)兩個(gè)方法也不會(huì)互斥，一個(gè)有鎖，一個(gè)沒(méi)有鎖，自然不會(huì)互斥。
2.2 synchronized分別修飾同一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)方法和當(dāng)前類(lèi)時(shí)互斥
public class SynchronizeAndClassLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// new了一個(gè)ClassLock2對(duì)象
new ClassLock2().test1();
// ClassLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// new了另一個(gè)ClassLock2對(duì)象
new ClassLock2().test2();
// ClassLock2.test2();
}).start();
}
}
class ClassLock2 {
public synchronized static void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public static void test2(){
// 【注意】synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class)不會(huì)互斥
synchronized (ClassLock2.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】?jī)蓚€(gè)線程同時(shí)分別執(zhí)行一個(gè)被synchronized修飾static方法，一個(gè)有synchnized(該類(lèi))代碼塊的static方法，鎖生效，雖然是不同對(duì)象，因?yàn)閮蓚€(gè)線程使用的同一個(gè)類(lèi)鎖。反過(guò)來(lái)，如果是修飾的不同類(lèi)，因?yàn)轭?lèi)鎖不同，肯定不會(huì)互斥，比如將test2方法的synchronized (ClassLock2.class)這句代碼改成synchronized (SynchronizeAndClassLock2.class),此時(shí)不會(huì)互斥。
2.3 synchronized分別修飾同一個(gè)靜態(tài)對(duì)象時(shí)互斥
public class SynchronizeAndClassLock10 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
new RunObject1().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new RunObject2().test2();
}).start();
}
}
class RunObject1 {
public static void test1(){
// 【1】synchronized (StaticLock2.staticLock1) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class RunObject2 {
public static void test2() {
// 【2】synchronized (StaticLock2.staticLock2) {
synchronized (StaticLock2.staticLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
class StaticLock2 {
public static Object staticLock = new Object();
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】synchronized分別修飾同一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)對(duì)象時(shí)互斥,反過(guò)來(lái)，如果是修飾不同的靜態(tài)對(duì)象，肯定不會(huì)互斥，比如將上面代碼中標(biāo)【1】和【2】的synchronized代碼結(jié)合使用。
3 synchronized對(duì)象鎖
這里說(shuō)的synchronized對(duì)象鎖的作用范圍是對(duì)象級(jí)別的即僅僅作用于同一個(gè)對(duì)象，如果是同一個(gè)類(lèi)的兩個(gè)不同的對(duì)象是不會(huì)互斥的，即沒(méi)有效果的。
3.1 synchronized修飾同一個(gè)類(lèi)對(duì)象的兩個(gè)非靜態(tài)方法時(shí)互斥
public class SynchronizeAndObjectLock2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】當(dāng)且僅當(dāng)是同一個(gè)SynchronizeAndObjectLock2對(duì)象
SynchronizeAndObjectLock2 synchronizeAndObjectLock2 = new SynchronizeAndObjectLock2();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock2.test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】?jī)蓚€(gè)線程同時(shí)執(zhí)行被synchronized修飾的相同對(duì)象的不同（相同）方法，鎖生效，因?yàn)閮蓚€(gè)線程使用的是相同的對(duì)象鎖
3.2 synchronized分別修飾同一個(gè)類(lèi)對(duì)象的非靜態(tài)方法和當(dāng)前對(duì)象時(shí)互斥
public class SynchronizeAndObjectLock3 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 【注意】當(dāng)且僅當(dāng)是同一個(gè)SynchronizeAndObjectLock3對(duì)象
SynchronizeAndObjectLock3 synchronizeAndObjectLock3 = new SynchronizeAndObjectLock3();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock3.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】snchronized修飾非靜態(tài)方法與synchronized(this)互斥，可見(jiàn)，snchronized修飾非靜態(tài)方法實(shí)質(zhì)鎖的是當(dāng)前對(duì)象。
3.3 synchronized修飾不同對(duì)象的兩個(gè)非靜態(tài)方法時(shí)不會(huì)互斥
public class SynchronizeAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
// 這里new 了一個(gè)SynchronizeAndObjectLock對(duì)象
new SynchronizeAndObjectLock().test1();
}).start();
new Thread(() -> {
// 這里new 了另一個(gè)SynchronizeAndObjectLock對(duì)象
new SynchronizeAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】?jī)蓚€(gè)線程同時(shí)執(zhí)行被synchronized修飾的不同對(duì)象的不同（相同）方法，鎖未生效，因?yàn)閮蓚€(gè)線程使用的是不同的對(duì)象鎖。
3.4 synchronized代碼塊修飾同一個(gè)對(duì)象時(shí)互斥
public class SynchronizeAndObjectLock5 {
private Object objectLock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndObjectLock5 synchronizeAndObjectLock5 = new SynchronizeAndObjectLock5();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
synchronizeAndObjectLock5.test2();
}).start();
}
public void test1(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized(objectLock) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】synchronized代碼塊修飾同一個(gè)對(duì)象時(shí)互斥，若synchronized代碼塊修飾的是不同對(duì)象，那么不會(huì)互斥。
4 synchronized修飾當(dāng)前類(lèi)和當(dāng)前對(duì)象時(shí)不會(huì)互斥
public class ClassAndObjectLock {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
ClassAndObjectLock.test1();
}).start();
new Thread(() -> {
new ClassAndObjectLock().test2();
}).start();
}
public static void test1(){
synchronized (ClassAndObjectLock.class) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
public void test2(){
synchronized (this) {
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " begin...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {}
System.out.println(new Date() + " " + Thread.currentThread().getName() + " end...");
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】可見(jiàn)，類(lèi)鎖和對(duì)象鎖是相互獨(dú)立的，互不相斥。
5 synchronized鎖注意事項(xiàng)
5.1 synchronized鎖不能被中斷
為了模擬synchronized鎖不可中斷，下面先讓兩個(gè)線程進(jìn)入死鎖，然后再用main線程去中斷其中一個(gè)線程，看被中斷的線程能否釋放鎖并被喚醒。
public class DeadLockCannotInterruptDemo {
private static Object lock1 = new Object();
private static Object lock2 = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock2");
try {
Thread.sleep(10);
synchronized (lock1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock1");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
threadA.start();
threadB.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println("main thread begin to interrupt " + threadA.getName() + " and " + threadA.getName() + " will release lock1...");
threadA.interrupt();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】如上圖，main線程中斷Thread-0后，Thread-0并不會(huì)釋放鎖并醒過(guò)來(lái)。同樣的，ReentrantLock的tryLock或lockInterruptibly是可以被中斷的。
5.2 synchronized鎖可重入
5.2.1 不同方法，synchronized是可重入的
public class SynchronizeAndReentrant {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called...");
test2();
}
public synchronized void test2(){
System.out.println(" test2 method is called...");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
5.2.2 相同方法，synchronized是可重入的
public class SynchronizeAndReentrant2 {
int i = 1;
public static void main(String[] args) throws Exception {
SynchronizeAndReentrant2 synchronizeAndReentrant = new SynchronizeAndReentrant2();
synchronizeAndReentrant.test1();
}
public synchronized void test1(){
System.out.println(" test1 method is called " + i++ + "st time..." );
while(i < 5) {
test1();
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
5.3 synchronized鎖不帶超時(shí)功能
synchronized鎖不帶超時(shí)功能,而ReentrantLock的tryLock是具備帶超時(shí)功能的，在指定時(shí)間沒(méi)獲取到鎖，該線程會(huì)蘇醒，有助于預(yù)防死鎖的產(chǎn)生。
5.4 喚醒/等待需要synchronized鎖
public class NotifyNeedSynchronized {
public static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 拋出IllegalMonitorStateException
//lock.notify();
lock.wait();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
【結(jié)論】使用Object的notify和wait等方法時(shí)，必須要使用synchronized鎖，否則會(huì)拋出IllegalMonitorStateException。
5.5 使用synchronized鎖時(shí)盡量縮小范圍以保證性能
使用synchronized鎖時(shí)，為了盡可能提高性能，我們應(yīng)該盡量縮小鎖的范圍。能不鎖方法就不鎖方法，推薦盡量使用synchronized代碼塊來(lái)降低鎖的范圍。以下面的一段netty源碼為例：
// ServerBootstrap.java
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value) {
if (childOption == null) {
throw new NullPointerException("childOption");
}
if (value == null) {
synchronized (childOptions) {
childOptions.remove(childOption);
}
} else {
synchronized (childOptions) {
childOptions.put(childOption, value);
}
}
return this;
}
可見(jiàn)，找到并發(fā)訪問(wèn)代碼的臨界區(qū)，并不用synchronized鎖全部代碼，盡量避免使用synchronized來(lái)修飾方法。
6 總結(jié)
本文對(duì)synchronized的各種用法及注意事項(xiàng)通過(guò)demo簡(jiǎn)單梳理了下，后面有時(shí)間會(huì)探討下synchronized的原理。
2021-03-19
2021-03-19
2021-03-15
